Митко Григоров е член е на Работническия младежки съюз от 1939 година и на БРП (к.) от 1940 година. През 1942 г. за нелегална дейност е арестуван и осъден на 15-годишен затвор.

След 9 септември 1944 година е освободен от затвора и работи в апарата на БРП (к.) в София, като през 1947 година завършва право в Софийския университет "Климент Охридски". Известно време е секретар на Градския комитет на БКП в София, а от 1950 до 1954 година е завеждащ отдел "Пропаганда и агитация" на Централния комитет (ЦК) на БКП с прекъсване в годините 1954 - 1957, когато е първи секретар на Окръжния комитет на БКП във Варна. От 4 март 1954 година е кандидат-член, а от 11 юли 1957 година - член на ЦК. Народен представител е в периода 1954 - 1987 година.

На Юлския пленум на ЦК на БКП през 1957 година Тодор Живков го включва в състава на Централния комитет и през следващите години той става един от близките му сътрудници и съдейства за неговото издигане. През 1958 година става секретар на ЦК на партията (1958 - 1966), а през 28 ноември 1961 - 19 ноември 1966 година е същевременно и член на Политбюро на партията. През 1962 - 1966 година е министър без портфейл в първото правителство на Тодор Живков.

След отстраняването на дотогавашния министър-председател Антон Югов през 1962 година Григоров става е вторият човек в партийната йерархия. Подобно на останалите, заемали тази позиция през годините, диктаторът Живков се отнася с подозрение към него и през 1966 година го отстранява. Сред поводите за това са личната му близост с друг висш функционер, Начо Папазов, както и негов опит да установи преки връзки със съветското ръководство.

От 1966 до 1969 година Григоров е представител на ЦК в редакцията на списание "Проблеми на мира и социализма" в Прага (съвместно издание на управляващите в Организацията на Варшавския договор комунистически партии. От 1969 година за две години е посланик във Великобритания. През 1971 година става член на новосъздадения Държавен съвет, а през 1974 - 1987 година е негов заместник-председател, но вече не заема висши партийни постове.

Митко Григоров е награждаван е с три ордена "Георги Димитров", орден "13 века България" и почетното звание "Герой на социалистическия труд на България".