Zvezdan Mitrović je vodenje Cedevite Olimpije prevzel pred začetkom sezone 2024/25. V prvih dveh sezonah na klopi ljubljanskega moštva je z Zmaji dvakrat osvojil slovensko trojno krono – naslov državnega prvaka, Pokal Spar in slovenski Superpokal. Cedevito Olimpijo je v obeh sezonah popeljal tudi do četrtfinala BKT EuroCupa in končnice AdmiralBet Lige ABA. Po koncu rednega dela regionalne lige 2025/26 je bil izbran za najboljšega trenerja sezone.

Pred prihodom v Ljubljano je deloval v turškem Galatasarayu, v bogati trenerski karieri pa je med drugim vodil Monaco, ASVEL, Budućnost, Khimik, Kryvbas, Budivelnyk in Azovmash. Največji uspeh v evropskih klubskih tekmovanjih je dosegel leta 2021, ko je z Monacom osvojil EuroCup in bil izbran za najboljšega trenerja tekmovanja. Z ASVEL-om je leta 2019 postal francoski državni prvak, s Kryvbasom pa je leta 2009 osvojil naslov ukrajinskega državnega prvaka.

Mitrović je med letoma 2017 in 2019 vodil moško člansko reprezentanco Črne gore ter jo prvič v zgodovini popeljal na svetovno prvenstvo, ki je leta 2019 potekalo na Kitajskem. Slovenski ljubitelji košarke so ga na klopi črnogorske reprezentance lahko spremljali že na EuroBasketu 2013 v Sloveniji, ko je deloval kot pomočnik selektorja. Leta 2025 je bil ponovno imenovan za selektorja Črne gore. V drugem mandatu je reprezentanco prevzel poleti 2026 in jo vodi v kvalifikacijah za svetovno prvenstvo 2027.

Svojo trenersko pot je začel leta 1992 na klopi Pikadilija, leta 1995 pa se je kot pomočnik trenerja preselil k Budućnosti, kjer je ostal do leta 2000. Nato je eno sezono vodil Mogren, leta 2001 pa se je v Budućnost vrnil kot glavni trener. Med letoma 2002 in 2007 ter v sezoni 2012/13 je vodil Khimik, med letoma 2007 in 2011 Kryvbas, v sezoni 2011/12 pa Budivelnyk. Po krajšem obdobju pri Azovmashu je leta 2015 prvič prevzel Monaco, kjer je ostal do leta 2018. Istega leta je sedel na klop ASVEL-a, leta 2020 pa se je vrnil v Monaco. V sezoni 2023/24 je do konca januarja 2024 vodil Galatasaray, pred začetkom sezone 2024/25 pa je postal glavni trener Cedevite Olimpije.

Poleg naslova prvaka EuroCupa ter državnih naslovov v Franciji, Ukrajini in Sloveniji je Mitrović trikrat osvojil francoski ligaški pokal in enkrat ukrajinski pokal. Trikrat je bil izbran za najboljšega trenerja francoskega državnega prvenstva, enkrat pa za najboljšega trenerja ukrajinske lige. Leta 2015 je z Monacom osvojil tudi francosko drugo ligo in klub popeljal med francosko elito.