Emilio Mitre estudió en el Colegio Nacional, y luego en la Facultad de Matemáticas, donde se graduó como ingeniero geógrafo en 1880, y de ingeniero civil el 9 de marzo de 1881.
Se dedicó a la arquitectura. Luego fue nombrado inspector de telégrafos de la provincia. Hizo un viaje de estudios a Europa, visitando Francia y Gran Bretaña, donde organizó los servicios de corresponsales telegráficos del diario que su padre dirigía, en el que trabajó entre 1874 y 1876. Mientras su padre estuvo preso por su participación en la Revolución de 1874, fue Emilio quien continuó al frente del periódico.
En este viaje además de ampliar sus estudios matemáticos, absorbió la reposada cultura inglesa. De regreso a Buenos Aires, ejerció su profesión y desempeñó tareas periodísticas. En 1880, participó en los sucesos políticos, como capitán de rifleros por las disputas alrededor de la designación de Buenos Aires como capital. En esa época proyectó, dirigió y construyó la casa que ocupó el diario La Nación en la calle San Martín, inaugurada en 1885.
En 1888 fue elegido director del Ferrocarril del Oeste.
Durante la crisis del ’90, estuvo en las filas de la Unión Cívica, que desencadenó la revolución y que provocó el alejamiento de Juárez Celman, primer magistrado de la República.
Emilio Mitre fue uno de los jefes del movimiento popular de 1893.
El presidente Luís Sáenz Peña, lo llamó para que formara parte del gabinete, ese mismo año el doctor Aristóbulo del Valle le ofreció la cartera de Obras Públicas, pero Emilio la rehusó, para dedicarse a La Nación, que dirigió con algunos intervalos por razones de salud, desde 1894 hasta su muerte.
En 1893, había anticipado en su diario, el proyecto del “canal lateral del Río de la Plata” -llamado por todos, aun sin haberse realizado Canal Mitre- destinado a unir el estuario con el río Paraná, haciendo posible el arribo de naves de gran calado a Rosario y reduciendo de 240 a 80 kilómetros la distancia entre Buenos Aires y Campana por la vía fluvial. Su nombre quedó ligado entonces a dos grandes obras públicas, el puerto de Buenos Aires y el canal costanero que une a éste con el río Paraná de las Palmas.
Emilio Mitre dio su apoyo político y periodístico al proyecto presentado por Eduardo Madero para el Puerto, en contraposición con la solución propuesta por Huergo, cuya autoridad profesional era muy respetada en ese momento. El gobierno sancionó su tesis, y dio a La Nación, un triunfo en una larga polémica. Más tarde la ampliación del Puerto Nuevo completó su tendencia a utilizar el norte del estuario para la expansión portuaria.
Desde las páginas de La Nación prestó servicios en favor de la paz con Chile. El día siguiente del fallo, sostuvo que, pronunciado el laudo arbitral en nuestra divergencia con Chile, ésta quedaba terminada, sin concernirnos la cuestión pendiente de Tacna y Arica, como se venía sosteniendo, al punto de tenernos al borde de las hostilidades.
En materia económica apoyaba los postulados del librecambismo, y también la protección a las industrias vinícola y azucarera. Pese a ese liberalismo clásico, Emilio Mitre, más estadista que teórico, puso en movimiento la primera intervención del Estado al quedar aprobado su proyecto de ley regulador del régimen económico de los ferrocarriles.
Después de ser dos veces miembro de la Legislatura de Buenos Aires, sus amigos le pidieron que integrara la lista de candidatos a diputado nacional por dicha provincia, entonces gobernada por un correligionario, el doctor Guillermo Udaondo. Fue elegido por la Unión Cívica Nacional en 1896, y ocupó una banca hasta 1900. Muy poco después, Roca le ofreció un ministerio, pero lo rechazó, y en 1906, volvió a la Cámara por el período (1906-10).
Desde 1902, el doctor Udaondo, el ingeniero Mitre y la mayoría de los dirigentes de la antigua Unión Cívica Nacional reorganizaron sus fuerzas para oponerse a los gobiernos electores y reclamar la libertad de sufragio: así nació el Partido Republicano, que en la elección presidencial de 1904, sostuvo la candidatura del doctor José Evaristo Uriburu (con el doctor Udaondo para la vicepresidencia) contra la fórmula oficial Quintana – Figueroa Alcorta.
En 1906, el Partido Republicano logró reunir a otras fuerzas desprendidas del oficialismo, y así se formó la “coalición” que triunfó en la capital, llevando al Congreso, con Emilio Mitre, a Pellegrini, Roque Sáenz Peña, Luís María Drago, Santiago G. O’Farrell, Juan Balestra, Rómulo S. Naón y Ernesto Tornsquist.
La ley orgánica de los ferrocarriles que lleva su nombre (ley 5.315), impuso por primera vez en el país, una contribución a las empresas a sufragar los gastos públicos, dando intervención al Estado para regular las tarifas, impidiendo ganancias exorbitantes que provocarían un pesado gravamen sobre la producción entregada al transporte. Esta actitud no fue obstáculo para merecer el respeto y la admiración de los capitalistas ingleses.
Estando en Londres el ingeniero Mitre recibió el título de miembro del Instituto de los Ingenieros Civiles de Inglaterra, fue el primer sudamericano que alcanzó ese honor.
Falleció en Buenos Aires, el 26 de mayo de 1909. Una multitud acompañó sus restos desde la casa mortuoria, frente a la plaza San Martín, hasta el cementerio de la Recoleta. Allí esperaba el presidente de la República, doctor José Figueroa Alcorta, a quien Emilio Mitre había criticado en sus últimos días en el Parlamento y en el diario.
Le dedicaron palabras de despedida los doctores Luís María Drago, por la Cámara de Diputados; José Luís Murature, por La Nación; Santiago G. O’Farrell, por sus amigos políticos y colegas de representación del Partido Republicano; Salvador Oria, por el Círculo de la Prensa; José León Suárez, por el Comité de la Juventud del Partido Republicano; Manuel Carlés y Mariano de Vedia, que habían disentido con él, en los planteamientos políticos; Belisario Roldán, Guillermo White y Pablo Lascano. Se le tributaron honores de general de brigada, y entre los homenajes póstumos la Municipalidad dio su nombre a una calle de la ciudad.
Su tumba en el Cementerio de la Recoleta.
