Zvezdan Mitrović je nazadnje deloval v turškem Galatasarayu, pred tem pa med drugim vodil Monaco, Asvel, Budućnost in Khimik. Leta 2021 je z Monacom osvojil naslov prvaka Evropskega pokala, pohvali pa se lahko tudi z naslovi državnega prvaka Francije in Ukrajine. Naslov francoskega državnega prvaka je osvojil leta 2019 z Asvelom, naslov ukrajinskega državnega prvaka pa leta 2009 s Kryvbasom. Leta 2021 je bil izbran tudi za najboljšega trenerja v EuroCupu.

Med letoma 2017 in 2019 je bil selektor črnogorske moške članske reprezentance, ljubitelji košarke v Sloveniji pa so ga na klopi Črne Gore lahko spremljali tudi na EuroBasketu 2013, kjer je bil pomočnik selektorja.

Svojo trenersko kariero je Mitrović začel leta 1992 na klopi Pikadilija, leta 1995 pa se je kot pomočnik glavnega trenerja preselil k Budućnosti. Tam se je zadržal do leta 2000, nato eno sezono vodil Mogren, leta 2001 pa se je v Podgorico vrnil kot glavni trener. Med letoma 2002 in 2007 in v sezoni 2012/12 je vodil Khimik, med letoma 2007 in 2011 Kryvbas, v sezoni 2011/12 pa Budivelnyk. Sledilo je kratko obdobje pri Azovmashu, nato pa se je leta 2015 prvič usedel na klop Monaca, kjer je v prvem obdobju ostal do leta 2018. Istega leta je nato prevzel Asvel, leta 2020 pa se je vrnil v Monako. V sezoni 2023/24 je do konca januarja 2024 vodil Galatasaray.

Poleg naslovov francoskega in ukrajinskega državnega prvaka, je Mitrović tudi trikrat osvojil naslov francoskega pokalnega prvaka ter en naslov ukrajinskega pokalnega prvaka. Trikrat je bil izbran tudi za najboljšega trenerja francoskega državnega prvenstva, ter enkrat za najboljšega trenerja ukrajinske lige. Leta 2015 je z Monacom osvojil tudi drugo francosko ligo.