Провожая Митрофана, преподобный Сергий Радонежский обещал ему оставаться «в пустыни». Он просил игумена: «...Благослови мя убо смиреннаго и помолися о моем уединении, купно же и поучи мене, како жити ми единому в пустыни, како молитися Богу, како без вреда пребыти, како противитися врагу и гръдым его мыслем», т.к. «есмь новоукый, и новопосьтриженый и новоначалный инок», который должен «съвъспрашатися» с Митрофаном. В ответ игумен ободрил преподобного Сергия Радонежского, сказав, что тот полностью готов к монашеской жизни. После второго обращения преподобного Сергия Радонежского к Митрофану за благословением игумен ответил ему цитатой из апостола Павла. Удостоверившись в твёрдости намерений молодого инока, Митрофан побеседовал с ним «мало нечто от духовных». Затем игумен решил уйти, но преподобный Сергий Радонежский «поклонися ему до земли» и снова просил молиться за него. После третьего обращения к нему преподобного Сергия Радонежского Митрофан вновь дал ему советы, а затем, «створив молитву», благословил преподобного Сергия Радонежского и вернулся домой («отъиде от него, изыде, отнуду же и прииде»). При этом, как отмечает преподобный Епифаний Премудрый, Митрофан оставил инока «в пустыни единого безмлъствовати и единьствовати», и тот «с коликым трудом духовным и с многым попечением начинаше начало еже житии наедине». Из этого рассказа выясняется, что свидетели пострижения преподобного Сергия Радонежского приходили в Троицкую церковь вместе с Митрофаном, а затем вернулись в свои дома. Таким образом, можно предполагать, что Митрофан был местным игуменом-старцем, хорошо знакомым жителям Радонежской волости, у которых он пользовался заслуженным авторитетом. Им вполне мог быть и выходец из Хотьковского монастыря. Спустя несколько лет, когда вокруг преподобного Сергия Радонежского собралась братия, началось общее богослужение в Троицкой церкви. Преподобный Епифаний Премудрый отмечает, что с этой целью «на обедню» монахи призывали «некоего чюжаго, попа суща саном или игумена сътарца, и того приимаше и повелеваше ему творити святую литургию» («Полное собрание русских летописей», том 11). Согласно обоснованному предположению исследователей, этим приходящим игуменом был Митрофан. Через некоторое время этот священник окончательно поселился в Троицком монастыре. Будучи наиболее опытным из 12 монашествующих, Митрофан среди них почитался как старший. Став игуменом обители, он прожил в ней всего год. Митрофан тяжело заболел и, «неколико время поболев», скончался.