A jucat în filmul Sony Pictures Classics The Children of Huang Shi, alături de Jonathan Rhys Meyers și Chow Yun-Fat, dar și în Henry Poole Is Here, pentru regizorul Mark Pellington. A apărut în comedia romantică Lakeshore Entertainment Feast of Love, alături de Morgan Freeman și Greg Kinnear. Mitchell a mai fost văzută în filme precum Silent Hill, alături de Sean Bean; Finding Neverland, alături de Johnny Depp, Kate Winslet și Dustin Hoffman; Man on Fire, cu Denzel Washington; în inovatorul film Phone Booth, alături de Colin Farrell; și în Pitch Black, unde apare alături de Vin Diesel. Pentru 2010, Mitchell are în program The Crazies, cu Timothy Olyphant.
Palmaresul său cinematografic mai include When Strangers Appear, cu Josh Lucas; filmul independent Dead Heat, unde joacă alături de Kiefer Sutherland și Anthony LaPaglia; filmul lui Woody Allen Melinda and Melinda; Nobody’s Baby, cu Gary Oldman și Skeet Ulrich; producția lui Rodrigo Garcia Ten Tiny Love Stories; și Mozart and the Whale, unde joacă alături de Josh Hartnett.