Il débute en Ligue majeure le 2007. Il remporte sa première victoire en carrière à sa sixième et dernière sortie de la saison, le contre les Padres de San Diego[3].
Gagnant de quatre parties contre une défaite en 2009, Stetter maintient sa moyenne de points mérités à 3,60 en 45 manches lancées. Dans une saison où il est envoyé 71 fois au monticule par les Brewers, le releveur gaucher reçoit le crédit d'un premier sauvetage dans les majeures, le contre Cleveland[4].
Au cours de 7 présences en relève du au [4], Mitch Stetter réalise un exploit inédit dans le baseball majeur en retirant sur des prises 15 frappeurs consécutifs. Il bat la marque de franchise (10) établie par Ben Sheets en 2008 et complète son record en retirant sur trois prises Justin Morneau des Twins du Minnesota dans le match du . La séquence prend fin lorsque le frappeur suivant des Twins, Jason Kubel, soulève une balle au champ droit pour un retrait complété par un voltigeur[1].
Souvent blessé dans les deux saisons qui suivent, Stetter ne joue que 9 parties pour Milwaukee en 2010 et 16 en 2011.
En janvier 2012, il signe un contrat des ligues mineures avec les Rangers du Texas[5]. Il est libéré par les Rangers le pendant leur entraînement de printemps[6]. Il est de nouveau mis sous contrat par Milwaukee le [7]. Il renonce à refaire son chemin vers les majeures après des années 2012 et 2013 passées en ligue mineure, avec des clubs affiliés aux Brewers et aux Angels de Los Angeles, respectivement[8].
