Maia Mitchell wurde in Lismore, New South Wales, geboren. Ihr Vater Alex Mitchell ist Taxifahrer, während ihre Mutter Jill im Bildungssystem arbeitet.[2] Sie hat einen jüngeren Bruder. Im Jahr 2011 hat sie das Trinity Catholic College in Lismore abgeschlossen.
Mitchells Karriere in ihrem Heimatland Australien begann mit Schulaufführungen und lokalen Theaterstücken. Im Alter von 12 Jahren wurde sie für die Jugendserie Meine peinlichen Eltern entdeckt. Anschließend war sie in den Serien Trapped und Castaway zu sehen. Ihre erste Rolle in einer US-amerikanischen Produktion war 2013 ein Gastauftritt in der Serie Jessie. Anschließend erhielt sie die weibliche Hauptrolle im Disney Channel Original MovieTeen Beach Movie und der Fortsetzung Teen Beach 2.
Von 2013 bis 2018 verkörperte sie den Part der Callie Jacobs, später Callie Adams Foster, in der von Jennifer Lopez produzierten Serie The Fosters. Nach deren Ende übernahm Mitchell direkt eine Hauptrolle im Ableger Good Trouble, bei dem sie auch als Produzentin fungierte. Im März 2022 verkündete sie ihren Ausstieg aus der Serie. Im Mai 2019 startete auf Netflix der Film The Last Summer, in dem sie neben Halston Sage, K. J. Apa und Tyler Posey eine der Hauptrollen spielt.
