Родился 19 октября 1974 года в Мичигане, вырос в Детройте. Изучал искусство кино в университете штата Флорида, затем переехал в Калифорнию и занялся съёмками трейлеров. В 2002 году снял короткометражный фильм «Девственница».
В 2010 году работал монтажёром видеозаписи 82-й церемонии награждения кинопремии «Оскар».
Полнометражным дебютом стал фильм 2010 года «Миф об американской вечеринке», который получил специальный приз жюри фестиваля South by Southwest в Остине (штат Техас), Гран-при жюри фестиваля американского кино в Довиле и American Indie Newcomer prize на Мюнхенском кинофестивале. Следующий фильм, «Оно», привлёк внимание на Неделе критики во время Каннского кинофестиваля в 2014 году.
«Оно» — фильм ужасов, сюжет которого строится на истории о проклятии, передаваемом через сексуальную связь. Всех поражённых им начинает преследовать демоническая сущность в образе мужчины или женщины. Главная героиня, Джей, в исполнении Майки Монро в открытом финале приближается к трём незнакомым парням, не зная, кому из них передать свою злую участь. «The Telegraph» включила ленту в число 50 лучших хорроров всех времён.
В 2015 году за фильм «Оно» Митчелл был номинирован на премию «Независимый дух» лучшему режиссёру.
В 2018 году фильм Митчелла «Под Сильвер-Лэйк» отобран в основной конкурс Каннского кинофестиваля.
