Peu expérimenté, Mérimée se montre consciencieux, et un mois plus tard, dans le nouveau ministère Casimir Périer, le comte d'Argout, devenu ministre du commerce et des travaux publics, fait de lui son chef de cabinet.
"Tenant beaucoup plus à M. d'Argout qu'à la marine, j'ai accompagné l'un au commerce et aux travaux publics et laissé l'autre se démêler toute seule au milieu des tempêtes. Tout le nouveau ministère est en désarroi, rien n'est organisé, de sorte que je ne sais pas encore bien ce que je suis. On me dit que je serai une espèce de vérificateur des Beaux Arts ou des Belles Lettres. C'est ma partie comme vous le savez" (Lettre à Sophie Duvaucel en mars 1831).
Assidu et efficace, Mérimée s'adapte à ses nouvelles fonctions et en mai 1831 il est fait chevalier de la Légion d'honneur. Mais il est indéniable que le milieu bureaucratique dans lequel il vit ne lui convient guère.
"Je hais et méprise toute cette racaille autant qu'elle me hait et me méprise elle-même. Le peu que je vois des chefs de division et de bureau au ministère est hideux de bassesse."
En tant que chef de cabinet, ses fonctions sont multiples : en juin 1831, il accompagne le roi et le comte d'Argout lors d'un voyage dans les départements de l'Est. A son retour il est nommé membre d'une commission chargée d'examiner les risques d'explosion du nouveau bateau à vapeur construit par Pauwels qui doit naviguer sur la Seine lors des fêtes prévues pour le 1er anniversaire de la nouvelle monarchie.
Il a quelques soucis avec son ministre qui a décidé de "monarchiser la peinture" et propose aux artistes des sujets tirés de la vie du roi : "moi de me récrier, de lui parler de l'impossibilité de faire de la peinture avec des pantalons garance."
Le printemps 1832 lui réserve une mission supplémentaire, inattendue et ingrate : la mise en œuvre des mesures sanitaires prises pour essayer d'enrayer l'épidémie de choléra qui sévit à Paris. Tous les jours, Mérimée se rend à l'Hôtel-Dieu pour voir "ses cholériques". Calme et même inconscient au milieu des morts et des mourants, il dresse un portrait sans complaisance des médecins : "leur méthode invariable est d'annoncer la guérison avant d'avoir essayé le remède." En cinq ou six semaines, Paris compte 18 000 morts, parmi eux le célèbre naturaliste, le baron Cuvier, beau-père de Sophie Duvaucel, fidèle correspondante de Mérimée, et Casimir Périer, chef du ministère.
Cette brusque disparition entraîne un chassé croisé ministériel et une réorganisation de certains services. La division Sciences, Belles Lettres et Beaux Arts est scindée en deux : les Sciences et les Belles Lettres passent sous la tutelle de Guizot, nouveau ministre de l'instruction publique tandis que les Beaux Arts restent rattachés au ministère du commerce et des travaux publics. C'est à la suite d'une vacance du poste de directeur de cette nouvelle division que Mérimée en assure l'intérim d'octobre 1832 à la fin de l'année.
En novembre 1832, il est nommé maître des requêtes en service extraordinaire au Conseil d'Etat.