Seit 1997 betreibt Daniel Mesotitsch Biathlon und wurde im Jahr 2002 Mitglied der österreichischen Nationalmannschaft. Er lebt in Hochfilzen und startet für Union Rosenbach. 2002 gewann er in Antholz sein erstes Einzel-Weltcuprennen über 20 km. 8 Jahre danach schaffte er seinen zweiten Weltcupsieg, ebenfalls in Antholz, in der 12,5 km Verfolgung. Weiterhin stehen 4 Weltcupsiege mit der österreichischen Staffel zu Buche.

Bei den Biathlon-Weltmeisterschaften 2005 in Hochfilzen gewann er die Bronzemedaille im 4 x 7,5 km Staffelwettbewerb. Bei der WM 2009 in Pyeongchang holte Daniel Mesotitsch als Startläufer der österreichischen Staffel die Silbermedaille.

Daniel Mesotitsch nahm an den Olympischen Winterspielen 2010 teil. Mit der Staffel gewann er die Silbermedaille. Sein bestes Resultat in einem Individualrennen war der 5. Platz im Massenstart.

2005 erhielt er das Goldene Verdienstzeichen der Republik Österreich.

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