Mirja Lehtonen edusti Suomea hiihdon MM-kisoissa ensimmäisen kerran 19-vuotiaana Zakopanessa 1962. Tuolloin hän sijoittui viidenneksi sekä 5:llä että 10 kilometrillä ja hiihti viestissä pronssille Suomen joukkueen ankkurina. Innsbruckin 1964 olympialaisissa hän saavutti hopeaa 5 kilometrillä 2,7 sekuntia Neuvostoliiton Klavdija Bojarskih'lle hävinneenä. Viestissä hän sai pronssia ja sijoittui 10 kilometrillä kymmenenneksi.