NJen otac je umro u Prvom svetskom ratu, a njena majka je sama odgajila petoro dece. Mitra je bila nadarena učenica, koja je dobila stipendiju za studije na Filozofskom fakultetu u Beogradu. Tamo je upoznala Milovana Đilasa, sa kojim je započela ljubavnu i revolucionarnu vezu. Ona je pristupila studentskom revolucionarnom pokretu i postala članica Komunističke partije Jugoslavije 1933. godine.
Zbog svoje političke aktivnosti, ona je više puta hapšena i zatvarana od strane režima Kraljevine Jugoslavije.
Mitra Mitrović je bila i jedna od osnivačica i urednica časopisa "Žena danas", koji je zastupao emancipatorske ideje i borbu za prava žena. Pisala je o položaju žena u društvu, o njihovom obrazovanju, radu, zdravlju, kulturi i politici. Ona je zagovarala ravnopravnost žena i muškaraca, kao i pravo žena na slobodan izbor bračnog partnera, razvod i kontracepciju.
U Drugom svetskom ratu, Mitra Mitrović je bila jedna od prvih uhapšenih komunista, koji su zatvoreni u logoru na Banjici. Ona je uspela da pobegne iz logora i da se priključi partizanima. Radila je u redakciji "Borbe". Ona je takođe bila jedna od glavnih organizatorki i vođa Antifašističkog fronta žena, koji je okupljao žene iz različitih slojeva i nacionalnosti u zajedničkoj borbi protiv fašizma.
Nakon rata, Mitra Mitrović je postala prva žena ministarka u istoriji Srbije, kada je 1945. godine imenovana za ministarku prosvete u Vladi Narodne Republike Srbije. Ona je radila na obnovi i reformi školstva, na podizanju pismenosti i kulture naroda, na afirmaciji ženskog obrazovanja i na stvaranju novih kadrova. Ona je takođe bila i profesorka na Filozofskom fakultetu, gde je predavala sociologiju i pedagogiju.
Mitra Mitrović je umrla 2001. godine u Beogradu, ostavivši za sobom bogato i raznovrsno književno nasleđe, kao i svedočanstvo o jednom burnom i dramatičnom vremenu u srpskoj i jugoslovenskoj istoriji. Ona je bila žena koja je svojim znanjem, umećem, hrabrošću i humanizmom zadužila svoj narod i čovečanstvo.