Nacido en Battedizzo, cerca de Bolonia, murió en Madrid, mientras trabajaba en los desaparecidos frescos del convento de la Merced.
Fue alumno en Bolonia de Gabriello Ferrantini (degli Occhiali) y de Girolamo Curti, en cuyo taller conoció a Angelo Michele Colonna, con quien colaboró estrechamente.
Su hijo Giuseppe Maria Mitelli (1634-1718) también fue un pintor y grabador.
Dos de sus hijas estuvieron casadas con sus alumnos Baldassare Bianchi, quien trabajó fundamentalmente en Mantua, y Alboresi Giacomo, activo en Parma y Florencia.
Domenico Santi, llamado Mengazzino, Francesco Quaino, y Andrea Montecelli fueron también alumnos suyos.