Чувство долга всегда перевешивало у Мстиславского все остальные эмоции. Он старался забывать обиды и не помнить зла. Поэтому, когда в 1604 году на Русь вторглись полки Лжедмитрия I, обвинявшего Бориса Годунова в покушении на свою жизнь и узурпировании царской власти, князь без всяких колебаний согласился встать во главе царской армии и повести ее в бой против самозванца. 18 декабря 1604 года под Новгородрм-Северским состоялся бой армии под руководством Мстиславского и войска Лжедмитрия I. Князь Федор Иванович, как всегда, первым поскакал на врага, показывая воинам пример отваги и мужества. Однако годы уже взяли свое. Самозванец был в два раза его моложе и проворнее. К тому же за его плечами были поляки, владевшие европейскими методами ведения боя. В итоге в пылу сражения Мстиславского несколько раз ударили по голове (его жизнь спас золоченый шлем) и сбили с коня. Если бы не верные слуги, то он неминуемо попал бы в плен. Едва живого его вынесли с поля боя. Без главнокомандующего царская армия сразу потеряла боеспособность. Кончилось сражение победой Лжедмитрия, имевшего намного меньше войска, чем у Мстиславского.
Поражение настолько удручило воевод, что они долго не решались отправить в Москву гонца с этим известием. К тому же они боялись гнева скорого на расправу царя Бориса. Но на этот раз Годунову пришлось сдержаться, ведь от войска зависела судьба его трона. Поэтому он отправил к раненому Мстиславскому лекаря со всякими снадобьями. Кроме того, чашнику Вельяминову было поручено спросить больного князя о здоровье. В то время это считалось проявлением царской милости.
Несмотря на тяжелое ранение, Федор Иванович не покинул войско. Он знал, что его авторитет среди воинов нужен Борису, под которым уже начал шататься трон. Он лишь передал бразды руководства прибывшему В. И. Шуйскому и очень порадовался, когда тому удалось разбить Лжедмитрия под Добрыничами. Но развить этот успех не удалось. Четких указаний из Москвы не было, а сами воеводы не решались проявлять личную инициативу. К тому же стояла зима с морозами и бездорожьем. Войску требовались продовольствие и теплое жилье. Мстиславский планировал начать новую военную кампанию весной, когда просохнут дороги. Но внезапная смерть царя Бориса не позволила этому осуществиться. Наследник, царевич Федор Борисович, видимо, чувствовал себя неуверенно, поэтому тут же попросил Федора Ивановича вместе с Шуйскими прибыть в столицу. Это обезглавило стоящее под Кромами войско. В нем стала зреть измена.
В Москве Мстиславский поддержал нареченного царя Федора Борисовича и его мать, царицу Марию Григорьевну, но изменить ситуацию в войске и стране он уже не мог. В начале мая большая часть кромской армии перешла на сторону Лжедмитрия. Ничего не смог он сделать и тогда, когда москвичи поднял против Годуновых восстание. Ведь огромной толпе он мог противопоставить лишь сотню своих слуг. К тому же его возмущало непонятное бездействие Федора Борисовича и его родственников. Однако в глубине души он осуждал тех представителей знати, которые жестоко расправились с Федором и его матерью, поэтому не поехал в ставку самозванца в, Тулу, чтобы униженно просить чинов. Для этого он был слишком честен и горд. Но Лжедмитрий не решился отправить в отставку самого знатного князя. За Мстиславским сохранилось его ведущее положение в новой думе, названой Советом светских лиц. Правда, возглавлять войско его уже не приглашали. Самозванец сам мнил себя непобедимым полководцем. К тому же князь был слишком старым для широкомасштабных походов.
Несомненно, что Мстиславский остался в стороне от заговора В. Шуйского. О нем он, скорее всего, ничего не знал. Когда 17 мая 1606 года произошел переворот, князь Федор Иванович был в стороне от стремительно разворачивающихся событий. Но, думается, именно он был инициатором того, чтобы взять с нового царя, Василия Шуйского, ограничительную запись. Ведь по всем признакам тот был узурпатором, захватившим трон без всяких прав на него. Несомненно, многие понимали, что у самого Мстиславского больше прав на царскую корону, чем у Шуйского. Ведь он был кровным родственником угасшей династии. Но Федор Иванович никогда не претендовал на высшую власть, и даже когда ему ее предлагали, решительно отказывался.