Воспитанник московского «Динамо». Начал карьеру в 2002 году в составе этого клуба. В следующем году на драфте НХЛ был выбран во 2 раунде под общим 67 номером клубом «Оттава Сенаторз»[2].
В сезоне 2004/05 стал чемпионом России, а спустя год вместе с командой стал обладателем Кубка европейских чемпионов. В сезоне 2006/07 набрал рекордные для себя 45 (21+24) очков в 49 матчах. В середине следующего сезона, являясь капитаном «Динамо», перешёл в магнитогорский «Металлург», с которым дважды стал бронзовым призёром российских первенств, а также вновь обладателем Кубка европейских чемпионов[3].
Перед началом сезона 2008/09 Мирнов подписал двухлетний контракт с мытищинским «Атлантом»[4]. В середине сезона перешёл в состав ХК МВД[5]. Проведя лишь 10 игр, был отзаявлен и принял решение продолжить карьеру в новосибирской «Сибири», где вновь стал играть на привычно высоком уровне[6]. После окончания сезона продлил контракт ещё на два года[7].
В сезоне 2010/11 провёл 57 матчей, в которых набрал 43 (16+27) очка, став лучшим бомбардиром команды. 26 мая 2011 года было объявлено о том, что Мирнов выставлен на трансфер из-за новых принципов комплектования команды, после чего принял решение заключить соглашение с уфимским «Салаватом Юлаевым»[8].
В составе сборной России Игорь Мирнов призывался для участия в матчах Еврохоккейтура в сезонах 2005/06 и 2006/07, которые проходили в Праге и Стокгольме.