Mitchell sijoittui neljänneksi vuoden 1988 kesäolympialaisissaSoulissa ja oli vahva suosikki kultamitalin voittajaksi 4 × 100 m viestissä, mutta Yhdysvaltain joukkue hylättiin alkuerässä tapahtuneen vaihtorikon vuoksi.
Vuonna 1989 hän voitti NCAAn mestaruuden 200 metrillä. Vuonna 1991 vain kuukautta ennen maailmanmestaruuskilpailuja Mitchell teki uransa ensimmäisen maailmanennätyksen 4 × 100 m viestissä ajalla 37,67. Maailmanmestaruuskilpailuissa hän oli mukana Yhdysvaltain joukkueessa, joka jälleen paransi maailmanennätystä aikaan 37,50. Mitchell voitti kisoista myös pronssia 100 metrillä.
Vuonna 1992 hän voitti ensimmäisen Yhdysvaltain mestaruuden 100 metrillä. Hän voitti mestaruuden myös vuosina 1994 ja 1996. Barcelonan olympialaisissa hän teki uransa kolmannen maailmanennätyksen 4 × 100 m viestissä ajalla 37,40 ja voitti myös pronssia 100 metrin juoksussa.
Vuoden 1993 maailmanmestaruuskilpailuissa hän voitti pronssia 100 m ja kultaa 4 × 100 m viestissä, jossa joukkue sivusi maailmanennätystä 37,40.
Vuonna 1998 Mitchell sai kahden vuoden kilpailukiellon dopingtestin liian korkeiden testosteroniarvojen vuoksi. Yhdysvaltain yleisurheiluliitto hyväksyi hänen puolustuksensa viidestä oluesta ja sukupuoliyhteydestä vaimon kanssa, mutta IAAF ei. Hän kilpaili viimeisen kerran vuoden 2001 maailmanmestaruuskilpailuissa ja lopetti uransa voittoon 4 × 100 m viestissä.
