Né en 1922 à Port-Saïd en Égypte, son père est normand et sa mère a des origines écossaises.
Après des études primaires en Égypte, ses parents l’envoient au lycée Stanislas à Paris. Après quelques années pénibles, ses parents le mettent en pension à Cannes. Cette fois il vit des années heureuses. Il devient l’ami de Gérard Philipe, pensionnaire comme lui, et de sa future épouse.
En 1939, la déclaration de la guerre marque le retour en Égypte. Là-bas, il passe son bac dans un lycée de Jésuites, et commence des études de droit.
En 1942, il s’engage dans les Forces Françaises Libres. Démobilisé à la Libération, il retourne à Paris et s’inscrit à Sciences-Po avec l’ambition de devenir ambassadeur. Mais apprenant que l’entrée à l’ENA se jouait dans un concours avec classement par numéro, il quitte Sciences-Po en dernière année sans même se présenter au concours.
À l’issue d’un stage de trois mois au journal Réalités, il y est engagé comme directeur littéraire. La revue, très riche, lui permet d’aider de jeunes auteurs comme Hervé Bazin ou Georges Arnaud. Il publie et interviewe Montherlant, Camus, Maurois, Mauriac, Aragon, Julien Green, Anouilh, Ionesco, Malraux, Troyat, Colette…
Cependant, ce poste honorifique ne lui assure pas un salaire très élevé. Il se tourne alors vers l’écriture. En 1954, il achève son premier roman, Passez muscade, qui se vend bien. L’année suivante, Un morceau de roi, son second roman, est aussi le dernier.
Il fut ensuite engagé chez France-Inter pour assurer chaque soir une plage humoristique ; à la suite de cette expérience, il écrit des feuilletons humoristiques qui font l’objet de deux livres, Une si jolie petite peste et Les Grandes Heures de Pamela. Il écrit ensuite des chroniques humoristiques dans l’hebdomadaire Jours de France.
Isabelle et le général, pièce en un acte, est écrite pour un concours organisé par France-Inter, et obtient le premier prix. Croque-Monsieur, comédie en trois actes intitulée initialement Une femme en or, a été mise en scène par Jean-Pierre Grenier en 1964 au Théâtre Saint-Georges. Le succès de cette pièce lui permet de quitter Réalités, et de poursuivre une carrière d’auteur dramatique et d’auteur pour la télévision.
Marcel Mithois est chevalier de la Légion d’Honneur, officier des Arts et Lettres. Il a obtenu le prix Courteline de la SACD.