Mitchell największą popularność zdobyła dzięki amerykańskiemu serialowi "Kocham Lucy" - był emitowany w USA w latach 50. ubiegłego wieku. Mitchell była ostatnią żyjącą aktorką, która zagrała dorosłą postać w tej produkcji.
Choć Shirley Mitchell najbardziej znana jest z "Kocham Lucy" przez lata jej kariera rozwijała się w telewizji oraz radio.