وی در کنار ضیاء و منصور میرقوامی که اسم و رسمی در زورخانه‌های شهر داشتند، فنون کشتی پهلوانی را آموخت. پس از آن به زورخانه بازارچه نایب آقا رفت.
مجتبوی در جوانی با رشته کشتی زیر نظر حبیب الله بلور آشنا شد. مجتبوی در باشگاه نیرو و راستی هم تمرین می‌کرد و با همین تیم عازم عراق شد.
سال ۱۳۲۶ در مسابقات آزاد قهرمانی کشور، مجتبوی با دوبنده تیم مشهد کشتی گرفت و در فینال به علی غفاری از تهران باخت.
در سال ۱۳۲۸ باز هم غفاری حرف اول ایران را زد اما مجتبوی در یک وزن پایین‌تر، بالاخره قهرمان ایران شد.
همان سال در رقابت‌های اروپایی تیم‌های ایران از آسیا و مصر از آفریقا به عنوان مهمان حضور پیدا کردند. مجتبوی هم عضو تیم اعزامی بود. او در ۶۷ کیلو به ثروت مریچ از ترکیه باخت اما بالاتر از فیلایاماکی از فنلاند، گاریبالدو نیتزولا از ایتالیا، صیاد قندیل از مصر، یان کولز بلژیکی و رنه ژسنائو از فرانسه روی سکوی دوم ایستاد.
مجتبوی یکی از 5 ورزشکار ایرانی است که با پرچم این کشور به صورت رسمی موفق به کسب مدال از رقابت‌های اروپایی شده است
عبدالله مجتبوی و محمود ملاقاسمی به اتفاق غلامرضا تختی 2 سال پیاپی، هرکدام یک مدال جهانی و یک مدال المپیک در هلسینکی گرفته‌اند.
مجتبوی در مسابقات جهانی ۱۹۵۱ هلسینکی روی سکوی سوم ایستاد. سال بعد برای این که مجددا به این شهر بازگردد، در رقابت‌های قهرمانی کشور کشتی نگرفت اما در انتخابی‌ها مقابل حسین عرب و امیر حمیدی، مردی که بعدا از عالیرتبه‌ترین اعضای فدراسیون جهانی نیز شد به پیروزی رسید.
در المپیک هلسینکی ابتدا بر الکسانتری کی‌سالا از فنلاند غلبه کرد. این کشتی‌گیر سال قبل از آن مجتبوی را برده و خودش نایب قهرمان شده بود.
روز چهارم را در بهترین موقعیت جدول استراحت خورد تا بدون خستگی به مصاف پر برلین از سوئد برود که در این مرحله، نبرد سختی با بیل اسمیت آمریکایی از سرگذرانده بود.
مجتبوی با غلبه بر حریف سوئدی، مطابق مقررات آن زمان فقط یک مساوی دیگر نیاز داشت تا قهرمان المپیک شود. اما بی آن که امتیازی بگیرد به بیل اسمیت باخت تا با همین شکست سوم شود.
بعد از هلسینکی، مجتبوی مربی تیم ملی شد. در المپیک بعدی که از حیث مرغوبیت مدال، بهترین دوره تاریخی کشتی ایران است، دستیار اول حبیب الله بلور بود.
مجتبوی همراه با محمدعلی فردین، وفادارترین شاگردان حبیب الله بلور بودند. مجتبوی هرگز از بلور فاصله نگرفت و فردین نیز وقتی در سینما صاحب موقعیت شد، استادش را با نقش‌های ساده، وارد این عرصه کرد.
مجتبوی 8 ماه نیز در پاکستان به سر برد تا در نقاط مختلف این کشور، کشتی آزاد را آموزش دهد. مدارک داوری‌اش را هم تکمیل کرد و قاضی رقابت‌های مهمی در دهه ۷۰ میلادی بود.
وی در بازی‌های المپیک ۱۹۵۶ملبورن استرالیا، مربیگری تیم ملی کشتی آزاد کشورمان را نیز برعهده داشت. همچنین مدال نقره رقابت‌های ترکیه در سال ۱۹۴۹ میلادی را نیز درکارنامه افتخارات خود داشت. وی پس از انقلاب، مدیر سازمان رفاه ورزش شهرداری تهران شد و پایه‌گذار باشگاه آتش‌نشانی بود.
همچنین سال ۱۹۹۸ در جریان مسابقات جهانی تهران، یکی از پیشکسوتان پرچمدار در مراسم افتتاحیه بود. پس از آن، کمتر در محیط‌های کشتی حاضر شد.
عبدالله مجتبوی دارنده دو مدال جهانی و المپیک 1952 هلسینکی در رشته کشتی آزاد، دی ماه سال ۱۳۹۰ در تهران درگذشت.