W swojej drugiej walce w UFC zmierzył się z przyszłym mistrzem Stipe Miocicem, 15 lutego 2012 na gali UFC on Fuel TV 1. Przegrał przez nokaut w pierwszej rundzie.
Na UFC on Fox 4 doszło do jego walki z byłym strongmanem, Oli Thompsonem. Wygrał walkę przez poddanie w drugiej rundzie.
Oczekiwano, że w następnej walce skrzyżuje rękawice z 29 grudnia 2012 na UFC 155. Mitrione jednak wkroczył do walki z Royem Nelsonem w The Ultimate Fighter: Team Carwin vs. Team Nelson Finale i został zastąpiony przez . De Fries przegrał przez TKO w pierwszej rundzie.
Walka Mitrione z De Friesem ostatecznie odbyła się 6 kwietnia 2013 na UFC on Fuel TV: Mousasi vs. Latifi w Sztokholmie. De Fries musiał uznać wyższość rywala, który pokonał go przez nokaut 19 sekund od rozpoczęcia pierwszej rundy. Po przegranej De Fries został zwolniony z UFC.
Po UFC Po zwolnieniu z UFC, powrócił do oktagonu 31 grudnia 2013 w Japonii, gdy zmierzył się z weteranem Strikeforce, Brettem Rogersem na Inoki Bom-Ba-Ye 2013. Zwyciężył przez duszenie w pierwszej rundzie.
Na gali Inoki Genome Fight 1, która miała miejsce 5 kwietnia 2014 zmierzył się z judoką, Satoshi Ishiim.