Ηταν από τους λίγους μουσικούς, που μπορούσαν να παίζουν πιάνο, διευθύνοντας ταυτόχρονα την ορχήστρα. Ισως ο μοναδικός που έπαιζε και, ταυτόχρονα, διηύθυνε τόσο δύσκολα έργα, όπως το «3ο Κοντσέρτο για πιάνο» του Προκόφιεφ, ερμηνεία που σήμανε και την απαρχή της λαμπρής διεθνούς πορείας του. Το ρεπερτόριό του υπήρξε ευρύτατο, ενώ σε πάνω από ογδόντα ανέρχονται τα έργα που παρουσίασε σε πρώτη εκτέλεση. Ανάμεσά τους, συνθέσεις των Χίντεμιτ, Μπάρμπερ, Γκουλντ, Κόπλαντ, Κρένεκ, Καλομοίρη, Σκαλκώτα, Πετρίδη, Σισιλιάνου κ.ά. Ιδιαίτερα σημαντική ήταν η συμβολή του στην καθιέρωση του Μάλερ, σε Αμερική και Ευρώπη, καθώς υπήρξε ένας από τους πρωτοπόρους μεγάλους ερμηνευτές του έργου του συνθέτη.

Η φήμη του τον φέρνει το 1936 στην Αμερική, στο πόντιουμ της Συμφωνικής της Βοστόνης. Η μεγάλη επιτυχία τον οδηγεί το 1938 στη θέση του μόνιμου μαέστρου της Συμφωνικής Ορχήστρας της Μινεάπολης, όπου παρέμεινε έως το 1949, αναδεικνύοντάς τη ως μια από τις καλύτερες αμερικανικές ορχήστρες. Παράλληλα, εμφανίζεται με πολλές άλλες μεγάλες ορχήστρες των ΗΠΑ. Στις 18/3/1949 διηύθυνε την τελευταία συναυλία του με τη Συμφωνική της Μινεάπολης. Ηδη, το FBI είχε ανοίξει φάκελο για τον μαέστρο, ο οποίος συχνά αναφερόταν με θερμά σχόλια στα επιτεύγματα της Σοβιετικής Ενωσης και στον αγώνα της ν' ανεβάσει το πολιτιστικό επίπεδο των λαών της. Παράλληλα, με τις απόψεις του για την ιδεολογία της αισθητικής στη Σοβιετική Ενωση, ο Δημήτρης Μητρόπουλος κατέκρινε την ανάμειξη των ΗΠΑ στον ελληνικό εμφύλιο, ενώ πρόσαπτε και έλλειμμα μουσικής παιδείας σε όσους αρνούνταν να ακούσουν τους σύγχρονους συνθέτες. Επιπλέον, το FBI είχε αρχίσει να ερευνά τις εκτός σκηνής δραστηριότητες του μαέστρου, πίσω από τον οποίο άρχισε να υψώνεται η σκιά του γερουσιαστή Μακάρθι.