Питер Митчелл получил образование в Кембриджском университете.
Научные интересы связаны с изучением направленности биохимических реакций в пространстве относительно определенных внутриклеточных ориентиров.
Автор хемиосмотической теории окислительного фосфорилирования. Заложил основы новой отрасли науки — векторной биологии.
Член Лондонского королевского общества (с 1974).