Seguendo un apprendistato condiviso da molti altri attori bambini del tempo, Mitzi Green iniziò giovanissima la sua carriera nel vaudeville al fianco dei propri genitori[1]. Il nome "Little Mitzi" le fu dato in onore di Mitzi Hajos, celebre attrice di vaudeville del tempo[2].
Sposatasi nel 1942 con il regista Joseph Pevney, si ritirò dalle scene per dedicarsi alla famiglia e ai figli. Tornò brevemente al cinema agli inizi degli anni Cinquanta nei film Gianni e Pinotto al Polo Nord (1952) e Paradiso notturno (1952). Nel 1955 partecipò con Virginia Gibson e Gordon Jones alla sitcom So This Is Hollywood. Il suo ultimo impegno di rilievo nel mondo dello spettacolo fu la tournée americana di Gypsy: A Musical Fable di Jule Styne, nel 1961[3]. Da allora la sua presenza si limitò ad alcuni eventi celebrativi e alla partecipazione come ospite nei talk show.
Morì nel 1969 di cancro, a 48 anni, lasciando il marito e quattro figli. È sepolta all'Eden Memorial Park a Mission Hills (Los Angeles), dove l'iscrizione funeraria la ricorda come "loving wife and mother"[4].