Mitchums mor, Ann Harriet Gunderson, var født i Kristiania som datter av en sjøkaptein. Et nervøst sammenbrudd (som skal ha resultert i midlertidig blindhet), tilsynelatende fra jobb-relatert stress, gjorde at Mitchum begynte å lete etter arbeid som skuespiller. En agent skaffet ham et intervju med produsenten av en serie B-westernfilmer, og Mitchum ble ansatt for å spille skurk i flere filmer i løpet av 1942 og 1943. Han fikk mange biroller i en rekke produksjoner for flere ulike filmstudioer.
I begynnelsen av karrieren hadde Mitchum en syvårskontrakt med filmstudioet RKO Radio Pictures. Etter moderat suksess hos RKO ble Mitchum lånt bort til United Artists for filmen Krigskorrespondenten som ble en økonomisk og kritisk suksess. Den 1. september 1948, etter en rekke vellykkede filmer, ble Mitchum og skuespillerinnen Lila Leeds arrestert for besittelse av det narkotiske stoffet marihuana. Arrestasjonen påvirket ikke hans karriere på lang sikt, men ble sett på som en pinlighet hos studioet han arbeidet for, som beordret Mitchum å få behandling for narkotika-problemene.
Mitchum døde den 1. juli 1997, i Santa Barbara i California, på grunn av komplikasjoner av lungekreft og emfysem. Han etterlot seg sin kone, Dorothy Mitchum, og sønnene James Mitchum og Christopher Mitchum, som også var skuespillere, og datteren Petrina Mitchum. Hans barnebarn, Bentley Mitchum og Carrie Mitchum, er også skuespillere, i likhet med hans yngre bror John Mitchum, som døde i 2001. Hans andre barnebarn, Kian Mitchum, er en vellykket modell.
.jpg)
