Uzun yıllardır Fenerbahçe Beko forması giyen Melih Mahmutoğlu, basketbol kariyerine 1997 yılında Genç Boğaziçi takımında başladı.
Oradan Anadolu Efes tarafından keşfedilen Mahmutoğlu, 1999 yılından 2006 yılına dek Efes forması giydi.
2006-2008 yılları arasında Pertevniyal SK forması giydi.
2010-11 sezonunda Galatasaray, 2011-12 Antayla BŞB, 2012-13 sezonunda ise Erdemir formasını giydi.
2013 yılında Fenerbahçe Beko’ya transfer olan Mahmutoğlu, halen orada forma giymektedir.
EUROLEAGUE İSTATİSTİKLERİ
| Sezon | Takım | Maç | Dk. | Sy. | Rib. | As. | Tç |
| 2013-2014 | Fenerbahçe | 22 | 14:27 | 5.5 | 1.2 | 0.6 | 0.5 |
| 2014- 2015 | Fenerbahçe | 16 | 7:25 | 2.3 | 0.7 | 0.3 | 0 |
| 2015-2016 | Fenerbahçe | 18 | 12:13 | 4 | 0.7 | 0.4 | 0.2 |
| 2016-2017 | Fenerbahçe | 20 | 10:23 | 4 | 0.5 | 0.6 | 0.3 |
| 2017- 2018 | Fenerbahçe | 21 | 6:42 | 1.7 | 0.5 | 0.2 | 0.1 |
| 2018-2019 | Fenerbahçe | 31 | 12:03 | 5.6 | 0.8 | 0.5 | 0.2 |
| Total | 128 | 4 | 0.8 | 0.2 | 0.5 |
EUROCUP İSTATİSTİKLERİ
| Sezon | Takım | Maç | Sy. | Rib. | As. | Tç |
| 2010-2011 | Galatasaray | 3 | 2.3 | 0.7 | 0 | 0 |
BAŞARILARI
- Fenerbahçe formasıyla 2017 yılında THY Euroleague’de şampiyonluğa ulaştı.
- Fenerbahçe ile 2013-13, 2015-16, 2016-17 ve 2017-18 sezonlarında Türkiye Basketbol Süper Ligi’ni kazandı.
- 2016 ve 2019 yıllarında Türkiye Kupası’nı Fenerbahçe formasıyla kazandı.
- Sarı-lacivertli formayla 2013 ve 2016 yıllarında Türkiye Cumhurbaşkanlığı Kupası’nı kazandı.
- 2017 Türkiye All-Star’da “3 Sayı” yarışmasını kazandı.
- U-16, U17, U20 ve Üniversite Milli Takımı’nda oynadı.
- 2006 U-16 Şampiyonası’nda forma giydi.
- 2007, 2009 ve 2010 Avrupa U-20 Şampiyonası’nda forma giydi.
- 2011 Dünya Üniversite Oyunları’nda oynadı.
- Türk Milli Takımı’na seçildi.
- 2013 Akdeniz Oyunları’nda altın madalya kazandı.
- 2015 ve 2017 Avrupa Şampiyonalarında oynadı.
