Mitchell a grandi dans une famille orientée vers la culture. Sa mère était poète et éditrice, et son père un artiste amateur. Enfant, Mitchell se rendait fréquemment à l'Art Institute of Chicago et au Field Museum avec son père, où ils dessinaient et peignaient des aquarelles, et elle a plus tard obtenu une licence et une maîtrise en beaux-arts à l'école de l'Art Institute. Bien que Mitchell ait déménagé à New York après avoir terminé ses études, elle intitulera plus tard plusieurs œuvres en référence à sa ville natale, et mentionnera fréquemment son influence continue sur sa sensibilité et son travail. Son amour de la poésie et de la peinture française du XIXe siècle, qui a pris racine dans les galeries de l'Art Institute of Chicago, est resté une passion inébranlable tout au long de sa vie.

Le studio de Mitchell à St. Marks Place était un espace simple - une grande pièce divisée en deux zones - et organisé autour de sa pratique de la peinture. Les fenêtres de l'atelier étaient orientées vers le nord et elle peignait souvent sur de grandes toiles non tendues agrafées au mur. Au milieu de sa vie sociale et professionnelle active, elle tenait à l'intimité de cet atelier et s'en souviendra plus tard : "St. Marks est toujours resté un endroit que personne n'envahissait, à l'exception de George, mon caniche. Personne n'a emménagé chez moi là-bas. C'est toujours une chose énorme pour moi"

La première exposition individuelle de Mitchell à New York a eu lieu à la New Gallery en 1952, et peu après, elle a été représentée par la Stable Gallery, où ses œuvres ont été présentées dans des expositions individuelles et collectives jusqu'en 1965. Mitchell a conservé une représentation à New York tout au long de sa carrière (expositions à la Martha Jackson Gallery, à la Xavier Fourcade Gallery et à la Robert Miller Gallery), et est revenue régulièrement à New York depuis la France pour des expositions et pour rendre visite à ses amis.

Paris

Le premier séjour de Mitchell à Paris, en 1948, a été financé par une bourse de voyage de la School of the Art Institute of Chicago. Au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, elle trouve la ville dévastée, bien qu'elle parvienne à louer un studio (avec une plomberie et une électricité rudimentaires) rue Galande, dans le cinquième arrondissement. Elle écrit à son petit ami de l'époque, Barney Rosset: "J'ai un atelier - [...] de ma fenêtre, je peux voir Notre Dame - [...] Il a deux énormes fenêtres - lumière du nord - murs blancs, blancs." Le séjour de Mitchell dans cet appartement, bien que productif, fut bref. Le froid humide de l'hiver la rend malade, elle quitte donc Paris pour le sud de la France à la fin de l'année 1948.

Mitchell retourne à Paris en 1955 et vit entre Paris et New York jusqu'en 1959. Pendant cette période, elle vit et peint dans huit ateliers parisiens temporaires différents, ce qui représente un défi logistique et impose diverses contraintes à son travail.

Vétheuil

Mitchell a acquis La Tour, sa maison de Vétheuil, en France, en 1967, et s'y est installée définitivement à la fin de l'année 1968, après d'importants travaux de rénovation. Nichée à flanc de colline dans cette petite ville située à environ 70 kilomètres au nord-ouest de Paris, la propriété de Mitchell comprenait des jardins luxuriants et des arbres fruitiers, ainsi qu'une structure séparée (ancien pavillon de jeu) au sommet de la colline, qu'elle a convertie en studio. La maison offrait une vue extraordinaire sur une église gothique du XIIe siècle au sud-est, au-delà du potager de Mitchell, et sur la Seine, les maisons du village de Lavacourt (juste de l'autre côté de la Seine), les lacs environnants et les champs lointains à l'ouest. Dans une allusion spirituelle à Vermeer, elle a décrit ce paysage comme sa "Vue de Delft"

Bien qu'entouré d'un paysage à couper le souffle, les fenêtres de cet atelier, orientées vers l'ouest, étaient recouvertes de toile de jute, et Mitchell travaillait en grande partie la nuit. Elle choisissait de travailler dans ce qu'elle appelait la "lumière électrique", vérifiant ses peintures à la lumière du jour le lendemain.

Vers la fin de sa vie, Mitchell a réfléchi : "La solitude que je trouve dans mon atelier est une solitude de plénitude. Je me suffis à moi-même, je suis pleinement là." Mitchell a travaillé dans son atelier de Vétheuil sans interruption de 1968 jusqu'à sa mort en 1992.