Mirchoff est né à Seattle, dans l'État de Washington. Deux jours après sa naissance, sa famille a déménagé à Victoria, sur l'île de Vancouver, au Canada. Son père, Bill, né en Californie, est orthopédiste, et sa mère, Kelly, originaire de Seattle, est femme au foyer. Mirchoff a un frère aîné, Luke (né en 1985), joueur de crosse, et une sœur cadette, Rianna (née en 1992). Il est diplômé de la Mount Douglas Secondary School. Mirchoff possède la double nationalité américaine et canadienne.

À l'âge de 20 ans, il a déménagé à Los Angeles. De 2011 à 2018, il a été en couple avec l'actrice et danseuse Janine Mason, gagnante de la cinquième saison de So You Think You Can Dance. En août 2021, Mirchoff s'est fiancé à la psychologue Jenny Mainen, mais ils ont depuis rompu.

La carrière d'acteur de Mirchoff a commencé avec la pièce Bubbly Stiltskin, et en 2006, il est apparu dans le film Scary Movie 4. En 2009, il a joué le rôle principal dans le film d'horreur The Grudge 3. La même année, Mirchoff a rejoint le casting de la série Desperate Housewives, dans le rôle de Danny Bolen, et en 2011, il a obtenu le rôle principal dans la série Awkward et est apparu dans le film I Am Number Four. En 2013, Mirchoff a joué dans le téléfilm The Wizards Return: Alex vs. Alex et dans le film indépendant The Secret Lives of Dorks. En 2014, Mirchoff a tenu le rôle principal dans le film Poker Night. En 2017, il a joué le rôle de Brad dans le film Flatliners.