Mirbt studierte von 1880 bis 1885 Theologie in Halle, Erlangen und Göttingen. 1888 wurde er an der Theologischen Fakultät der Universität Göttingen mit einer Dissertation über das Thema »Die Stellung Augustin's in der Publicistik des Gregorianischen Kirchenstreits« promoviert. Ebenfalls 1888 habilitierte er sich in Göttingen für das Fach Kirchengeschichte.
1889 wurde er außerordentlicher Professor für Kirchengeschichte an der Universität Marburg und 1890 dort ordentlicher Professor. Mirbt war von 1911 bis zu seiner Emeritierung 1928 Professor für Kirchengeschichte an der Universität Göttingen.
Von 1927 bis 1929 war er Vorsitzender der Gesellschaft für niedersächsische Kirchengeschichte.