威斯康辛州的希尔斯伯勒。海军上将。

父亲奥斯卡·米切尔（Oscar A. Mitscher）原为联邦印第安人事务官（Federal Indian Agent），1888年移居奥克拉荷马市，之后并成为该市的副市长。但米切尔似乎并未随同家人居住在奥克拉荷马市，而是在华盛顿特区完成他的小学与中学学业。

1906年，米切尔进入安纳波利斯的美国海军学院就读。1910年毕业后，作为见习官的米切尔在科罗拉多号装甲巡洋舰（ACR-7）上服役了2年，并于1912年3月7日获得海军少尉的任命。1913年8月，米切尔少尉服役于加利福尼亚号装甲巡洋舰（ACR-6），并于1914年参与了韦拉克鲁斯行动（Occupation of Veracruz）。1914年到1915年间，米切尔在惠普号（USS Whipple，DD-15）与史都华号（USS Stewart，DD-13）驱逐舰上服役。1915年9月，米切尔前往彭萨科拉海军航空站接受飞行训练，并在北卡罗莱那号装甲巡洋舰（USS North Carolina，ACR-12）上接受了水上飞机的训练。1916年6月2日，米切尔获得了飞翼徽章，成为海军第33号合格的飞行员。1917年4月，米切尔前往杭丁顿号装甲巡洋舰（USS Huntington，ACR-5）上执勤，参与飞机弹射的实验。1919年初，他至海军作战部长办公室的航空部门短暂服役后，被调到水上飞机第一战队服役。

1919年，美国海军成立一支由3架科蒂斯NC水上飞机（编号为NC-1、NC-3、与NC-4，NC-2在试飞时受损，美国海军将该飞机拆解成为零件补充来源）组成的远征队，希望能成为第一支横越大西洋的飞行队。由米切尔少校率领的远征队于5月8日出发，他同时也是NC-1的驾驶员与指挥官。但在恶劣的气候下，NC-1与NC-3于5月10日迫降在亚速尔群岛附近，NC-1的成员被希腊海军救起，NC-3则由艇员自行操纵前往亚速尔群岛。虽然最后只有NC-4成功的完成横越大西洋的任务，但由于该项英勇的行动，米切尔仍然被授予了海军十字勋章。

返回美国后，米切尔被指派担任圣地牙哥海军航空站的指挥官，随后回到华盛顿的海军航空署的计划部门任职。1922年至1923年间，他是美国海军空中竞速队的一员。1927年起协助萨拉托加号航空母舰正式服役后，驾驶1架沃特UO-1型飞机首次降落在萨拉托加号上。米切尔中校在1929年成为兰利号航空母舰的副舰长，然后在1934年接任萨拉托加号的副舰长。1937年，米切尔上校成为莱特号水上飞机母舰（USS Wright，AV-1）的舰长，随后指挥过第1巡逻机联队。1939年6月至1941年7月，米切尔担任海军航空署的助理署长，随后于1941年10月接任大黄蜂号航空母舰的舰长，并以此职位进入第二次世界大战。

1942年到1943年

1942年2月，大黄蜂号在诺福克军港，进行由吉米·杜立特中校指挥，利用改装的陆军航空队B-25轰炸机，并从航舰上起飞的训练任务。1942年4月2日，大黄蜂号搭载16架B-25轰炸机，从加利福尼亚州阿拉米达（Alameda）出发，编组为第18特混编队。4月8日，第18特混编队与以企业号航空母舰为首的第16特混编队会合，由第16特混编队的指挥官小威廉·弗雷德里克·哈尔西中将统一指挥，前往日本外海。轰炸机在距离日本600哩外的海域起飞，并成功空袭了东京等地，即为杜立特空袭。

1942年6月4日，大黄蜂号作为第16特混编队的一员，参加了中途岛海战。在6月4日上午的行动中，其成果令人失望：第8鱼雷轰炸机虽然找到了日军第一航空舰队，但在没有掩护下，全队被日军的空中战斗巡逻飞机击落，俯冲轰炸机队则没有找到目标，最后转降中途岛加油；至于护航的战斗机则全数迫降海中，没有与日军接战。到了下午，从中途岛返回母舰的轰炸机队，则与企业号的轰炸机队一同击沉了飞龙号舰队航母 。6月30日，米切尔调离大黄蜂号，同时晋升少将，指挥第2巡逻机联队，以及在南太平洋地区，包括瓜达尔卡纳尔岛与中所罗门群岛的美国海军航空兵力。1943年8月，升任美国海军西海岸航空司令。

1944年至1945年

1944年2月，米切尔被调回中太平洋，指挥第3航空母舰支队，并参与马绍尔群岛战役（代号燧发枪行动）与对特鲁克岛的空袭（代号冰雹行动）。由于表现杰出，米切尔于3月21日晋升中将，并指挥中太平洋部队的快速航舰部队。1944年4月第五舰队成立后，快速航舰部队组成第58特混编队，米切尔也同时成为该部队的指挥官。

1944年6月13日，第五舰队开始对塞班岛的登陆行动。第58特混编队担负支援登陆和护卫登陆滩头的任务。日本联合舰队为援助塞班岛守军，遂由小泽治三郎中将率领第一机动舰队，包含9艘航空母舰与450架战机前往马里亚纳群岛。美军发现日军舰队之后，除直接火力支援部队外，第五舰队的其它作战列舰在雷蒙德·斯普鲁恩斯上将的指挥下转向西行，寻找日军舰队。第58特混编队拥有12艘航空母舰和超过900架的战机，数量与装备都优于日军。

虽然美军潜舰在6月17日与18日都发现了日军舰队行踪，但第58特混编队却无法在19日发现日军位置，于是为避免遭到穿梭轰炸的危险，第58特混编队调动轰炸机全力轰炸关岛。另一方面，由于侦察机在航程上的优势，日军很早就锁定了美军特混编队的位置，遂在19日发动四波共计324架飞机前去攻击美军。依靠人员素质与雷达技术的绝对优势，美军战斗机与防空火力成功击退了强大的日军攻势，击落日机191架，而美军舰队损失极为轻微，飞机仅损失29架。美军于20日发现日军舰队位置后，发动以216架飞机组成的攻击波。在攻击中，美军击沉飞鹰号轻型航空母舰，击伤了瑞鹤号舰队航母和隼鹰号及千代田号2艘轻型航母，并击落50架日机。美机在战斗中损失20架，但归舰时因已入夜，在混乱中反而损失了80架飞机。由于米切尔不顾遭到敌人潜艇攻击的危险，下令打开舰队的航行灯，因此拯救了许多飞行员与飞机。此役美方称为马里亚纳打火鸡（马里亚纳海空战），除一举夺得西太平洋的制海权外，也让日海军的航空战斗力从此一蹶不振。

菲律宾海海战结束后，第58特混编队继续前往马里亚纳群岛，支援陆战队与陆军部队攻击塞班岛、关岛和埃尼威托克岛。1944年8月26日，第五舰队改由哈尔西上将指挥，同时改番号为第三舰队，第58特混编队亦随之改称第38特混编队。从8月到10月，第38特混编队空袭了包括吕宋、棉兰老、米沙鄢、台湾与冲绳等地的日本空军基地。10月下旬开始进行莱特岛的登陆作战。10月24日（东经时间），莱特湾海战正式开始，第38特混编队〔除约翰·麦凯恩中将指挥的第38.1编队以外〕于24日在西布延海发现了日军由栗田健男中将指挥的第一游击部队。哈尔西上将遂越过米切尔中将，直接接管战术指挥权，并下令第38特混编队立刻集结，由第38.2编队〔指挥官杰拉尔德·博根少将〕与第38.3编队〔指挥官弗里德里希·谢尔曼少将，米切尔的旗舰列辛顿号亦在其中〕发动了259架次战机前往攻击，除重创妙高号重巡洋舰外，4波的攻击也击沉了世界最大的武藏号战列舰。

24日上午，日军由小泽治三郎指挥的第一机动舰队发动58架飞机攻击第38.3编队，虽未造成损伤，但此时美军已获悉在北方有一支日军航空母舰部队的存在。哈尔西上将遂命令第38.3编队搜索其北方海域，并在下午16时40分发现了小泽舰队。于是，哈尔西命令放弃对栗田舰队的空袭，前往北方海域攻击小泽舰队。25日，第38特混编队发动了527架次的战机攻击小泽舰队。在随后的恩加诺角海战中，小泽舰队的4艘航空母舰、1艘重巡洋舰和2艘驱逐舰被击沉。但栗田舰队也在25日上午驶出圣伯纳迪诺海峡，攻击了特遣支队（Task Unit）77.4.3（代号塔飞3号）。受到第七舰队司令托马斯·金凯德中将的呼救，又受到太平洋舰队司令切斯特·威廉·尼米兹上将那封著名的“世界都在惊奇”电报的刺激，哈尔西上将下令第34特混编队返回萨马海海域，也下令正赶回菲律宾海域的第38.1编队发动长达600哩的追击。但第38.1编队的攻击只击伤了早霜号驱逐舰。26日，第38.1和38.2编队再次攻击了栗田健男舰队，击沉了能代号轻巡洋舰，及早霜号和藤波号驱逐舰。

10月30日，米切尔卸下第38特混编队的指挥权，回美国休假，其职务由约翰·麦凯恩中将接任。1945年1月26日，米切尔与斯普鲁恩斯于乌利西环礁同时接管快速航空母舰部队与舰队指挥权，舰队再度改称第五舰队和第58特混编队。2月16日，第58特混编队派出超过1,200架次的战机攻击了东京与其附近的军事目标，并从2月17至22日对登陆硫磺岛的海军陆战队执行支援任务。当6月份哈尔西与麦凯恩结束假期，并接管舰队指挥权后，米切尔中将于7月10日接替奥伯瑞·费奇（Aubrey W. Fitch）中将，担任主管航空业务的海军作战部副部长〔Deputy Chief of Naval Operation（Air）〕，直到战争结束。

米切尔于1946年3月1日接掌第八舰队，并晋升为上将。9月，升任美国大西洋舰队司令。但在1947年1月26日，也就是他60岁生日当天，因心脏病突发，被送进诺福克海军医院。米切尔于8日后，也就是2月3日病逝于该医院。上将去世后葬于阿灵顿国家公墓，妻子法兰西斯·米切尔（Frances S. Mitscher）于1982年去世后，也与上将合葬。

米切尔的参谋长，后任海军作战部长的阿利·艾伯特·伯克上将曾如此赞扬米切尔：虽然他轻声细语而且沉默寡言，但不管是平时的训练与福利，或战时的救援，他都十分照顾他的部属，也因此获得部属的最大的回报与忠诚。没有这些，他是无法成为全世界最出色的航舰指挥官。他是位勇猛的战士，拥有慧眼的战略家，而且终身追求真理－他是位无予伦比的海军飞行员。

美国海军曾将2艘军舰命名为“米切尔号”以纪念马克·米切尔上将。其中一艘是米切尔号护卫舰（DL-2），后来被改装为一艘导弹驱逐舰（DDG-35）。另一艘是在役的米切尔号伯克级导弹驱逐舰（DDG-57）。此外，圣迭戈附近的米拉马尔海军陆战队航空站也将其机场和一条街道以米切尔的名字命名。