*Số trận ra sân và số bàn thắng ở câu lạc bộ tại giải quốc gia, chính xác tính đến 27 tháng 5 năm 2024 ‡ Số trận ra sân và số bàn thắng ở đội tuyển quốc gia, chính xác tính đến 8 tháng 6 năm 2024
Một sản phẩm dành cho giới trẻ tại Partizan, anh ấy đã trở nên chuyên nghiệp sau khi cho mượn tại Teleoptik, và là một người thường xuyên khi họ giành được SuperLiga Serbia trong mùa đầu tiên của anh ấy. Ở tuổi 18, Mitrović được vinh danh trong số 10 tài năng hàng đầu dưới 19 tuổi ở châu Âu bởi tuyển chọn các phóng viên của UEFA.[3] Sau đó, anh gia nhập Anderlecht với mức giá 5 triệu euro của câu lạc bộ và ghi được 44 bàn thắng sau 90 trận đấu trên tất cả các cuộc thi trong một giai đoạn hai mùa. Anh ấy đã giành giải vô địch Bỉ trong chiến dịch đầu tiên của mình tại câu lạc bộ, và là cầu thủ ghi bàn hàng đầu của giải đấu trong lần thứ hai. Năm 2015, anh chuyển đến Newcastle United với giá 13 triệu bảng. Năm 2018, anh được cho mượn đến Fulham, và gia nhập đội bóng này lâu dài sau khi giúp họ thăng hạng lên Premier League.
Mitrović đã giúp Serbia giành chức vô địch giải U19 châu Âu 2013, được bầu chọn là cầu thủ hay nhất giải đấu. Kể từ năm đó, anh cũng là một cầu thủ quốc tế chuyên nghiệp, kiếm được hơn 90 mũ và đại diện cho quốc gia. Anh hiện tại là cầu thủ ghi nhiều bàn thắng nhất cho đội tuyển Serbia với 58 bàn thắng.