مجتبی مینوی در ۱۹ بهمن ماه ۱۲۸۱ برابر با ۹ فوریهٔ ۱۹۰۳ در تهران متولد شد و دوران کودکی او در سامره گذشت. پدرش شیخ عیسی شریعت‌مداری طلبه فاضلی بود که در سامره نزد میرزا محمدتقی شیرازی تدریس می‌کرد و مجتبی نیز تحصیلات مقدماتی خود را در این شهر انجام داد. در سال ۱۲۹۰ به همراه خانواده به ایران بازگشت و به ادامه تحصیل در مدارس امانت و افتخاریه پرداخت. تحصیلات متوسطه را در دارالفنون گذراند و با برخی شخصیت‌های ادبی آینده نظیر صادق هدایت هم‌درس بود. در سال ۱۲۹۸ درپی انتصاب پدر به ریاست عدلیه رشت به همراه خانواده به رشت عزیمت کرد. از سال ۱۲۹۹ ش به تحصیل در دارالمعلمین پرداخت. در سال ۱۳۰۲ درپی اشتغال پدر در مجلس شورای ملی به تهران بازگشت. از همان سال در مجلس شورای ملی به عنوان تندنویس به مدت ۲ سال مشغول کار بود. در همین دوره آموزش زبان پهلوی را نزد پروفسور هرتسفلد آلمانی آغاز کرد.مجتبی مینوی طی سال‌های بعد با محمدعلی فروغی و سید حسن تقی‌زاده آشنایی یافت.
در سال ۱۳۰۷ به‌عنوان معاون دفتر سرپرستی محصلین در سفارت ایران در فرانسه به آن کشور اعزام شد، ولی پس از چند ماه درپی بروز اختلاف با رئیس دفتر مذکور به ایران بازگشت. در همان سال به ریاست کتابخانه معارف منصوب شد که بعداً به کتابخانه ملی تغییر نام یافت. در همین دوره با محمد قزوینی آشنایی یافت و روش نقد تحقیقی متون را نزد وی فراگرفت. در سال ۱۳۰۸ برای اشتغال در دفتر سرپرستی محصلین در سفارت ایران در لندن به انگلستان رفت. طی سال‌های بعد به تکمیل آموزش زبان‌های انگلیسی و فرانسوی پرداخت، و طی دوره اقامت چندساله در اروپا با تعدادی از خاورشناسان به‌نام اروپایی آشنایی یافت. در سال ۱۳۱۲ به ایران بازگشت و در تهیه و چاپ دورهٔ شاهنامه توسط کتاب‌فروشی بروخیم شرکت کرد و همچنین با محمدعلی فروغیدر تهیه خلاصهٔ شاهنامه همکاری داشت. در سال ۱۳۱۳ در کنگره بین‌المللی هزاره فردوسی در تهران حضور داشت و با بسیاری از خاورشناسان اروپایی که به ایران آمده بودند آشنایی یافت. در همان سال مجدداً به انگلستان عزیمت کرد و طی پانزده سال بعدی بیشتر در انگلستان اقامت داشت. اقامت طولانی او در این کشور موجب شد که با تعدادی از خاورشناسان سرشناس چون ولادیمیر مینورسکی، دنیسن راس، هارولد بیلی و والتر هنینگ مراوده داشته باشد. همچنین او در اسفند سال ۱۳۱۹ پس از مدت کوتاهی که از تأسیس بخش فارسی بی‌بی‌سی توسط حسن موقر بالیوزی می‌گذشت، همکاری خود را با این رادیو آغار کرد. او پس از بالیوزی دومین شخصی بود که در بخش فارسی بی‌بی‌سی مشغول به کار گردید. در ایام اوج گرفتن نهضت ملی شدن نفت در سال ۱۳۲۸ او همکاری خود با رادیو بی‌بی‌سی را قطع نمود و درپی دعوت به کار از سوی دانشگاه تهران به ایران بازگشت و به تدریس در دانشکده ادبیات پرداخت. از سال ۱۳۳۱ مدتی ریاست تعلیمات عالیه وزارت فرهنگ را داشت. از سال ۱۳۲۹ از طرف دانشگاه تهران مأموریت یافت که طی سفرهایی به کشور ترکیه، ضمن جستجو در کتابخانه‌های آن کشور و بررسی کتب خطی فارسی و عربی و ترکی به عکس‌برداری و تهیه میکروفیلم از تعدادی از کتب خطی بپردازد. گزارشی از نتایج علمی این سفرها را در مقالاتی با عنوان «از خزائن ترکیه» در مجله دانشکده ادبیات تهران در سه شماره متوالی در سال ۱۳۳۵ منتشر کرد. طی همین دوران موفق به تهیه میکروفیلم از بیش از هزار نسخهٔ خطی شد که در کتابخانه مرکزی دانشگاه تهران نگهداری می‌شود. از سال ۱۳۳۶ به مدت ۴ سال به سمت رایزن فرهنگی ایران در ترکیه منصوب شد. در همین سال در کنگره بین‌المللی خاورشناسان در استانبول حضور یافت. در همین دوره عضویت در شورای عالی دانشگاه‌ها و شورای عالی سازمان اسناد ملی و عضویت پیوستهٔ فرهنگستان ادب و هنر ایران (از سال ۱۳۵۲) و مشاوره در بنیاد فرهنگ ایران را داشت. در سال ۱۳۴۸ از دانشگاه تهران بازنشسته شد و در همان سال سرپرستی علمی بنیاد شاهنامه فردوسی را به‌عهده گرفت و تا پایان عمر به این کار ادامه داد.
مجتبی مینوی در طول مدت زندگانی خود در ده‌ها کنگره و انجمن علمی و ادبی جهان شرکت کرد و مقاله‌هایی ارائه داد. معروف‌ترین این کنگره‌ها عبارت‌اند از: کنگرهٔ بین‌المللی هزاره فردوسی، تهران ۳۱۳ ش، سمینار بررسی فرهنگ اسلامی، پرینستون (۱۳۳۲ ش)، سمینار تمدن غرب از نظر مشرق‌زمین، ونیز (۱۳۳۵ ش)، سمینار مورخان خاورمیانه، لندن (۱۳۳۸ ش)، کنگره بین‌المللی هنر و معماری ایران، نیویورک (۱۳۳۹ ش)، کنگره بین‌المللی خاورشناسان، استانبول (۱۳۳۰ ش)، کنگره بین‌المللی خاورشناسان، مونیخ (۱۳۳۶)، کنگره بین‌المللی خاورشناسان، مسکو (۱۳۳۹)، کنگره بین‌المللی ایران‌شناسان در آن آربر (۱۳۴۶)، کنگره بین‌المللی خاورشناسان پاریس(۱۳۵۲).
مجتبی مینوی در روز چهارشنبه ۷ بهمن ۱۳۵۵ برابر با ۲۶ ژانویه ۱۹۷۷ در سن ۷۳ سالگی در تهران درگذشت و در بهشت زهرای تهران آرامگاه مشاهیر (شماره ۹۵۳) به خاک سپرده شد.