Mazlan kembali ke Malaysia sebagai ahli astrofizik pertama di negara ini, dan bekerja untuk mewujudkan kurikulum dalam bidang astrofizik di universiti kebangsaan, serta untuk membina kesedaran awam dan pemahaman isu-isu astronomi dan angkasa. Beliau juga melakukan penyelidikan untuk semester di Balai Cerap Kiso di Jepun.[5]

Minatnya dalam pendidikan awam ialah ganjaran pada tahun 1990 apabila Perdana Menteri Tun Dr. Mahathir Mohamad, penyokong kuat pendidikan dan sains, meletakkan beliau bertanggungjawab bagi Bahagian Planetarium di Jabatan Perdana Menteri Malaysia, menyelia pembangunan Planetarium Negara di Kuala Lumpur.[6] Selepas planetarium dibuka pada tahun 1993, Mazlan telah dilantik sebagai Ketua Pengarah Bahagian kerajaan baru Pengajian Sains Angkasa, di mana beliau melancarkan program pembangunan mikro. Beliau menerima jawatan profesor penuh pada tahun berikutnya.

Pada bulan November 1999, Kofi Annan, Setiausaha Agung Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu, yang melantik Mazlan sebagai Pengarah Pejabat Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu bagi Hal Ehwal Angkasa Lepas (UNOOSA) di Vienna.[7] Atas permintaan Perdana Menteri Mahathir, beliau pulang ke Malaysia pada Julai 2002 untuk berkhidmat selama lima tahun sebagai Ketua pengasas Pengarah Angkasa, Agensi Angkasa Negara Malaysia, di mana kerja-kerja beliau membawa kepada pelancaran angkasawan Malaysia yang pertama, Sheikh Muszaphar Shukor.

Mazlan telah dilantik semula sebagai pengarah UNOOSA pada tahun 2007 oleh Setiausaha Agung PBB, Ban Ki-moon, dan meninggalkan Angkasa untuk kembali ke jawatan pada Disember.[8] Di UNOOSA, beliau berurusan dengan isu-isu kerjasama antarabangsa di ruang angkasa, pencegahan perlanggaran dan serpihan ruang, penggunaan berasaskan ruang jauh platform sensing bagi pembangunan lestari, penyelarasan undang-undang ruang antara negara-negara, dan risiko yang ditimbulkan oleh hampir bumi asteroid, antara topik-topik lain.

Pada bulan September 2010, beberapa sumber berita melaporkan Bangsa-Bangsa Bersatu tidak lama lagi akan melantik Mazlan sebagai duta untuk kenalan di luar bumi,[9][10] nampaknya mendasarkan tuntutan mereka mengenai kenyataannya mencadangkan bahawa PBB menyelaraskan apa-apa tindak balas antarabangsa untuk hubungan seperti dan rupa dijadualkan pada panel Royal Society pada Oktober, "ke arah agenda saintifik dan masyarakat pada kehidupan tambahan-daratan."[11] Walau bagaimanapun, seorang jurucakap PBB menolak laporan sebagai "tidak masuk akal", menolak apa-apa rancangan untuk memperluaskan mandat daripada UNOOSA,[12] dan dalam e-mel kepada The Guardian, Othman berkata, selaras dengan kehendak Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu, "ia kedengaran benar-benar sejuk tetapi saya perlu menafikannya."[13] Beliau kemudian menjelaskan bahawa ceramah beliau akan menggambarkan bagaimana hal ehwal luar bumi boleh menjadi topik perbincangan di PBB, menggunakan sebagai contoh sokongan yang membawa kepada perbincangan PBB objek dekat Bumi dan serpihan angkasa.[14]