Apoyó a su hermano más famoso en varias ocasiones, y se hizo conocido como el inspector amigable y amante de la comida Frank DiGiorgio en las primeras tres películas de la serie Harry el Sucio.
En 1958, Mitchum participó en dos episodios del drama criminal Richard Diamond, Private Detective, protagonizado por David Janssen.
Interpretó a Joe en el episodio "Short Haul" y Jimmy Logan en "Bungalow Murder".
El mismo año, apareció en la serie del western The Rebel, protagonizada por Nick Adams.
Compuso la pieza "America, Why I Love Her", que John Wayne incluyó en su libro y álbum del mismo nombre.