Родился в семье рабочих. После окончания средней школы с 1981 по 1983 год проходил воинскую службу в Советской армии.
После службы в армии служил иподиаконом у владыки Агафангела (Саввина) в Виннице, по рекомендации которого в 1984 году был принят в Одесскую духовную семинарию, после окончания которой в 1987 году поступил в Московскую духовную академию. В 1988 году в рамках обмена студентами между Русской и Польской православными церквами был направлен для продолжения учёбы в Христианскую богословскую академию в Варшаве, которую окончил в 1993 году со степенью магистра за курсовую работу «Древнейшие сведения о возникновении Почаевского монастыря». Во время обучения в Варшавской академии по просьбе митрополита Варшавского и всея Польши Василия и по благословению патриарха Московского и всея Руси Алексия II исполнял обязанности воспитателя и преподавателя Варшавской православной духовной семинарии.
21 августа 1990 года по благословению патриарха Алексия II в Свято-Троице-Сергиевой лавре был пострижен в монашество с именем Митрофан в честь святителя Митрофана, епископа Воронежского. 1 сентября 1990 года ректором Московской духовной академии архиепископом Дмитровским Александром в Свято-Покровском академическом храме был рукоположен во иеродиакона, а 16 сентября того же года — во иеромонаха.
В 1994 году был принят в преподавательскую корпорацию Киевских духовных академии и семинарии и в число братии Свято-Успенской Киево-Печерской лавры. В Киевских духовных школах занимал должности инспектора, а затем проректора, которую исполняет по сей день.
В 1994 году к празднику преподобного Нестора Летописца митрополитом Киевским и всея Украины Владимиром (Сабоданом) возведён в сан игумена, а к Пасхе 1995 года получил сан архимандрита.
30 июля 2000 года был хиротонисан во епископа Переяслав-Хмельницкого, викария Киевской митрополии, и назначен управляющим делами Украинской православной церкви.
9 июля 2003 года возведён в сан архиепископа.
Решением Священного Синода Украинской православной церкви от 22 ноября 2006 года был назначен на пост главы синодальной комиссии Украинской церкви по диалогу с раскольнической «Украинской автокефальной православной церковью».
31 мая 2007 года переведён на Белоцерковскую кафедру.
14 ноября того же года Священный Синод Украинской православной церкви постановил передать в его ведение Отдел внешних церковных связей УПЦ.
С 27 июля 2009 года — член Межсоборного присутствия Русской православной церкви.
Решением Синода УПЦ от 9 сентября того же года возглавил Синодальную комиссию Украинской православной церкви по диалогу с «Украинской Автокефальной православной церковью» и рабочую группу по подготовке диалога с представителями «Украинской православной церковью Киевского патриархата».
«Старайтесь следовать каноническим нормам: Беседа [Руслана Новаковича и Евгения Аврамчука] с Преосвященнейшим Митрофаном…», Камо грядеши, 2002, № 2, 2-5.