Njegov otac Dometije, brat rimskog cara Prova, izbegao je iz Rima kao hrišćanin za vreme gonjenja hrišćana i došao u Vizantiju. Episkop vizantijski Tit posvetio ga je za prezvitera. Po smrti Titovoj Dometije je postao episkop vizantijski. Posle smrti Dometijeve presto episkopski zauzeo njegov stariji sin Prov, a posle njegove smrti, presto episkopski zauzeo je Mitrofan. Kada je car Konstantin prvi put video Mitrofana, zavoleo ga je mnogo.
Za vreme Prvog vaseljenskog sabora Mitrofan je već bio starac od stotinu sedamnaest godina, pa pošto nije mogao sam uzeti učešće u saborskim poslovima, odredi svoga horoepiskopa Aleksandra za svoga zamenika. Car mu je kod Sabora izdejstvovao nazvanje patrijarha. I tako je on postao prvi patrijarh konstantinopolja. Kad ga je car upitao, koga želi za naslednika na prestolu patrijaršijskom: Mitrofan je imenovao Aleksandra; zatim je rekao Aleksandru Aleksandrijskom: „O brate, preizrjadna naslednika ostavićeš ti!“ I uze za ruku arhiđakona Atanasija, docnije Atanasija Velikog, patrijarha aleksandrijskog, i pohvalio ga pred svima. Posle ovoga proročanstva oprostio se sa svima, i nakon deset dana umro. Sveti Mitrofan je preminuo 325. godine.
