Mike Mitchell 1970. október 18-án született Oklahomában. Édesapja, Robert Mitchell szerint, aki Oklahomában ügyvéd volt, fia művészi vénája hamar feltűnt a családnak. Van egy nővére, Suzanne Mitchell Robertson. A Putnam City North High Schoolban végzett, és ezalatt az idő alatt nagyon sokat foglalkozott a művészetekkel, majd Los Angelesbe költözött, hogy a Kaliforniai Művészeti Intézetbe járjon.

Egyetemi évei alatt animátornak állt, ezáltal olyan rendezőkkel dolgozhatott együtt, mint Tim Burton és Spike Jonze. Nagyobb figyelmet a Herd című rövidfilmje miatt kapott, amely számos filmfesztiválon nyert el díjat, köztük az 1999-es Slamdance Fesztiválon a Slamdance Spirit díjat. Ugyanebben az évben debütált a nagyjátékfilmes berkekben is a Tök alsó című vígjátékkal, Rob Schneider főszereplésével.

Több nagyobb cégnél is dolgozott az évek során, ilyen például a Disney, DreamWorks, az MTV, a Nickelodeon, az Universal és a Sony. Ő rendezte az Alvin és a mókusok 3. részét, a Túlélni a karácsonyt és a Szuper felső tagozatot című filmeket. Az első kettő negatív, míg a harmadik pozitív kritikát kapott. 2006-ban csatlakozott a DreamWorks Animationhez a harmadik Shrek történetírójaként, továbbá a Kung Fu Panda kreatív tanácsadója volt. Majd a Shrek a vége fuss el véle rendezője lett.

A szörnyek az űrlények ellenben és a Csizmás a kandúrban mint szinkronszínész dolgozott, rendezései közül pedig érdemes megemlíteni a Spongyabob ki a vízbőlt, mivel a sorozat pár epizódját is ő rendezte. Több projektje van kilátásban a jövőre nézve.

2001-ben nősült meg, Aimee Johnsont vette feleségül.