Древнейшие изображения Митрофана находятся в составе «Лицевого летописного свода» («Голицынский том») среди сведений о событиях второй четверти XIII в. В цикле о распре между сыновьями Всеволода Юрьевича Большое Гнездо Ярославом, Георгием (Юрием) и ростовскими князьями в 1229 г. в заключительной сцене проиллюстрирован пир «у епископа Митрофана в Суздале» на праздник Рождества Пресвятой Богородицы (8 сентября); святой изображён старцем с недлинной бородой, на нём чёрный клобук, мантия с источниками, зелёное платье. Он сидит у левого края стола, жесты указывают на активную беседу (Российская национальная библиотека, 1570 гг.). Под 1230 г., рядом с упоминанием о начале росписи в суздальском соборе в честь Рождества Пресвятой Богородицы «старанием владыки», Митрофан стоит, благословляя строителей, он в белом клобуке, мантии с источниками, в коричневом платье, его свиту составляют монахи; в 1232 г. Митрофан соорудил и украсил драгоценный «кивот» (сень) над алтарём во владимирском Успенском соборе – показана торжественная служба в соборе в присутствии князя Георгия Всеволодовича. Митрофан облачён в светло-зелёную фелонь, крещатый омофор, светлое платье с золотыми поручами, его голова не покрыта, видны волнистые пышные пряди. На следующей миниатюре, иллюстрирующей сообщение летописи о росписи притвора в Успенском соборе, Митрофан указывает, как писать образ Николая Чудотворца. Он в обычном облачении, на голове – чёрный клобук. Изображение Митрофана есть на иллюстрациях, представляющих нападение на Владимир татар во время Батыева нашествия на Северо-Восточную Русь в 6745 (1238) г.: «Плач» князя Георгия Всеволодовича с Митрофаном после известий о гибели Москвы и русских князей – владыка в чёрном клобуке, обнимает князя, сердечно сочувствуя ему; Митрофан вместе с двумя княжичами провожает князя с войском на реку Сить; он скорбит с воеводой Петром Ослядюковичем о начале осады Владимира, предчувствуя трагическую гибель жителей. На одной из миниатюр показано пострижение в «ангельский образ», которое совершил Митрофан ввиду близящегося приступа: он в архиерейском облачении (светлая фелонь), с Евангелием на левой руке, с ножницами в правой, постригает в монашество, возможно, воеводу Петра в присутствии собора священников, княгини, её сыновей и жителей Владимира. Ещё раз его образ появляется в изображении церковной службы: владыка причащает княгиню и княжеское семейство. В правой верхней части композиции княгиня со свитой и владыка уже изображены над галереей Успенского собора, на месте своего последнего земного пребывания. Там же художник XVI в. изображает святителя и в эпизодах, когда татары врываются в собор; взгляд владыки направлен на княгиню, утешение которой было его задачей в последние часы жизни. Вместе они взирают на стоящих внизу татар, требующих спуститься, вместе принимают смерть от огня. Таким образом, к концу XVI в. в Лицевом летописном своде были сформированы около десятка композиций, которые могли быть использованы для иллюстрирования самостоятельного Жития святого, будь оно рукописным или представленным на иконе. Исследовоатели отмечают. что сведения иконописных подлинников о Митрофане скупые: «Сед, брада аки Ионы митрополита, в ризе [святительской], со амфором, без шапки» (Институт русской литературы). На поздних иконах старообрядческого письма с образом Собора русских святых, как на иконе первой половины XIX в. (Государственный музей истории религии), в сонме архиереев образ Митрофана опознаётся по подписи: «Ст. Митрофан Владимирский»; наряду с другими святыми он в белом клобуке (в левой части, верхний ряд).