Łącznie w sezonie 2013/2014 w lidze belgijskiej zagrał w 32 meczach i zdobył 16 goli oraz został mistrzem kraju. W sezonie 2014/2015 w 37 meczach w lidze strzelił 20 goli, dzięki czemu został królem strzelców Eerste klasse. 21 lipca 2015 został piłkarzem angielskiego Newcastle United F.C., a kwota transferu wyniosła w przybliżeniu 18,5 miliona euro. W Premier League zadebiutował 9 sierpnia 2015 w zremisowanym 2:2 spotkaniu z Southampton F.C. Grał w nim od 75. minuty po zmianie Papissa Cissé. Na pierwsze trafienie w lidze czekał do 3 października 2015, kiedy to Newcastle przegrało 1:5 z Manchesterem City. Sezon 2015/2016 zakończył w Premier League z bilansem 34 mecze, 9 goli. W sezonie 2016/2017 Mitrović wraz z Newcastle występował w Championship. Od 31 stycznia do 31 maja 2018 przebywał na wypożyczeniu w londyńskim Fulham F.C., strzelając w tym czasie 12 bramek w 17 spotkaniach. 30 lipca 2018 został wykupiony przez ten klub. 19 sierpnia 2023 odszedł do Al-Hilal, podpisując trzyletni kontrakt. 4 września 2025 roku podpisał kontrakt z katarskim Al Rayyan. 13 września, zadebiutował w klubie, strzelając gola w doliczonym czasie gry w zremisowanym 1:1 meczu z Qatar SC.