A 2008. évi nyári olimpiai játékok olimpiai bajnoka a 10 méteres toronyugrás versenyszámban. Mitcham a 2008-as olimpia egyetlen nyíltan meleg férfi résztvevője volt. Négy évvel később, a 2012-es londoni olimpia 10 méteres toronyugrás versenyében a 13. helyen végzett.