وی بازی در تئاتر را از سال ۱۳۳۰ در رشت و بازی در سینما را در سال ۱۳۵۰ آغاز کار کرد.
ملک مطیعی نزدیک به 50 فیلم سینمایی نقش آفرینی کرد ولی آنچه در سال‌های اخیر به شهرتش افزود حضور وی در مجموعه‌های تلویزیونی شب هزار و یکم، زیر آسمان شهر و مدرسه ما بود.
در کارنامه بازیگری چهار دهه اخیر وی فیلم‌های متنوعی دیده می‌شود و در این مدت هیچگاه فعالیت هنری را ترک نکرد.
ملک مطیعی در فیلم‌هایی نظیر عروس فراری، فردا روز دیگری است، الو الو من جوجوام، دیدار، آوای دریا، ترن، جنگلبان، سرزمین آرزوها، بگذار زندگی کنم، معما، مهمانی خصوصی، تفنگ شکسته و راه دوم بازی کرده است.
وی مدتی به علت مشکلات گوارشی در بیمارستان شریعتی بستری بود و ۲۱ فروردین سال ۱۳۸۹ به علت ایست قلبی در همین بیمارستان درگذشت.
برخی از آثار هنری کیومرث ملک مطیعی:
- حلقه های ازدواج (۱۳۸۸)
- گل بارون (۱۳۸۸)
- پسر آدم، دختر حوا (۱۳۸۷)
- پوست موز (۱۳۸۷)
- صبح روز هفتم (۱۳۸۷)
- کلانتری غیرانتفاعی (۱۳۸۷)
- خروس جنگی (تلخ و شیرین) (۱۳۸۶)
- قاعده بازی (۱۳۸۵)
- عروس فراری (۱۳۸۳)
- فردا روز دیگری است (۱۳۷۴)
- الو!الو! من جوجوام (۱۳۷۳)
- دیدار (۱۳۷۳)
- آوای دریا (۱۳۶۹)
- ترن (۱۳۶۶)
- جنگلبان (۱۳۶۶)
- سرزمین آرزوها (۱۳۶۶)
- بگذار زندگی کنم (۱۳۶۵)
- معما (۱۳۶۵)
- میهمانی خصوصی (۱۳۶۵)
- تفنگ شکسته (۱۳۶۴)
- راه دوم (۱۳۶۳)
- مردی که زیاد می دانست (۱۳۶۳)
- بازجویی یک جنایت (۱۳۶۲)
- شیلات (۱۳۶۲)مرگ سفید (۱۳۶۲)