Wie Rüdiger schon erklärt hat, benutzt man mittlerweile immer dann, wenn man einen Vergleich anstellt. Früher war es so, mittlerweile ist es anders.
In der Zwischenzeit benutzt man, wenn man über einen Zeitraum zwischen zwei Zeitpunkten/Ereignissen spricht.
Beispiel:
Ich habe gerade das Brot in den Ofen geschoben. Es muss jetzt eine Stunde backen. In der Zwischenzeit räume ich die Küche auf.
Ich habe im Frühjahr Abitur gemacht, kann mein Studium aber erst zum Wintersemester anfangen. In der Zwischenzeit arbeite ich als Aushilfskraft.
Unterdessen ist mir aus meinem Sprachgebrauch nicht geläufig. Vielleicht ist das österreichisches Deutsch?
Alle drei Wendungen kann man übrigens durch "inzwischen" ersetzen. ;)