Detto Arturo, è tesserato per la “Virtus” messinese, gareggia sin da adolescente, iniziando a segnalarsi nel 1932 quando stabilisce il primato regionale sui 5mila e quello provinciale sui 1500. Sembra dunque promettere bene, data anche la giovane età, e si conferma presto a livello nazionale. Intanto è il migliore in Sicilia: il 15-16 luglio 1933 a Palermo consegue il titolo regionale su 1500 e 5mila. Il 30 luglio ai tricolori di Firenze chiude al terzo posto i 5mila, dietro ai già noti ed affermati Betti e Lippi. Guadagna così l’esordio in Nazionale e non sfigura: il 1 ottobre a Vienna termina secondo i 5mila, alle spalle di Leban. I nostri vincono 73-58. La sua ascesa è vertiginosa: l’8 ottobre a Padova, in Italia-Svizzera, si aggiudica i 5mila. Gli azzurri dominano 93-65. Nel 1934 si conferma. Dapprima vince i 5mila, ormai la “sua” distanza, il 17 giugno a Losanna, in Svizzera-Italia “b”. L’8 luglio, dopo un apposito stage voluto dal CT della Nazionale Paavo Karikko, Mastroieni a Firenze supera tutti i più forti avversari in un 3mila che sfiora il primato italiano. Il 29 luglio all’Arena di Milano trionfa nei tricolori dei 5mila, staccando tutti a metà gara e suscitando grandi entusiasmi in tecnici e commentatori. Il grande giornalista Luigi Ferrario sulla “Gazzetta” ne esalta le doti: “Agile e facile nell’andatura, ha falcata breve, ma la successione dei passi è rapidissima. Fermo di spalle, dal suo viso mai traspare lo sforzo. Noi lo riteniamo veramente una sicura promessa”. In effetti i risultati non mancano. Il 12 agosto Mastroieni vince facile un 5mila a Bologna. Sette giorni dopo, a Budapest in Ungheria-Italia, chiude secondo sui 5mila, battuto da Kelen, ma col record italiano di 14’57”0, primo azzurro a scendere sotto il fatidico muro dei 15’, abbassando di ben 10” il primato precedente di Cerati. I nostri perdono 65-76. Mastroieni si comporta bene anche agli Europei di Torino, i primi della storia: il 9 settembre sui 5mila chiude quinto (vince Rochard).

Termina l’annata il 18 novembre a Napoli, battuto per un soffio da Lanzi sui 1500. Si rivede solo il 28 luglio 1935 ai tricolori di Firenze: finisce al terzo posto i 1500, superato da Beccali e Cerati. Dopo aver seguito, nello stesso capoluogo toscano, il primo stage preolimpico sotto la guida del nuovo CT Boyd Comstock, il 25 agosto all’Arena di Milano, sotto la pioggia e davanti a 25mila spettatori, Mastroieni termina al secondo posto la gara sulle 3miglia vinta da Cerati. Il 1 settembre torna in Nazionale, sia pure “cadetti”, a Udine, per il triangolare con Austria e Jugoslavia: vince i 1500, ma i nostri giungono secondi nella generale, superati dagli austriaci. Il 22 settembre ritrova anche la Nazionale “A” per Italia-Francia a Torino: vince alla grande i 5mila, scatenando l’entusiasmo generale. Gli azzurri si aggiudicano il confronto 83-65. I nostri vincono pure il 6 ottobre a Vienna, superando 78-54 gli austriaci: Mastroieni dà il suo grande contributo, primeggiando sui 5mila. Sulla stessa distanza si impone il 20 ottobre a Rapallo. Nel 1936 Mastroieni, che intanto s’è tesserato col “Giglio Rosso” fiorentino, viene selezionato dal CT Comstock per un primo collegiale preolimpico, tenutosi intorno alla metà di febbraio a Rapallo: una maglia azzurra per i Giochi non pare una chimera, ma deve confermarsi. Intanto nella stessa località ligure il 29 marzo chiude secondo una prova sui 1400 ad handicap: partito con 4” di ritardo da Lazzarini, gli arriva in scia, ma non riesce a superarlo sul traguardo.

Comunque una buona performance. Si conferma il 13 aprile sulla pista genovese della Nafta dove si impone sui 1500. Un piccolo infortunio ad un piede, che stenta a risolversi, ne rallenta la preparazione. Si rivede ai tricolori di Bologna: il 29 giugno sui 1500 è battuto solo dal grande Beccali. Si guadagna la convocazione per il ritiro collegiale azzurro preolimpico, con sede alla “Pensione Montesenario” di Bivigliano ed allenamenti al “Berta” di Firenze. Conferma presto la sua buona condizione: il 4 luglio a Firenze si aggiudica un 3mila. Sollecitato dal CT Comstock, compie un test probante a Budapest dove il 12 luglio chiude secondo i 5mila, battuto dal magiaro Esztergomi. È pronto per Berlino: si parte il 19 luglio, in treno, da Firenze. Le gare olimpiche di atletica leggera si disputano all’Olympiastadion. Mastroieni gareggia nei 5mila cui partecipano 41 atleti di 23 nazioni. Il 4 agosto prende il via alla batteria che in pratica è una semifinale dato che qualifica i primi cinque (su 13) alla finale. Mastroieni si difende bene e fino all’ultimo si mantiene nelle posizioni utili, ma proprio sul filo viene bruciato dallo statunitense Zamperini per la quinta piazza, l’ultima che consente l’accesso al turno per le medaglie. Chiude in 15’02”2, lo stesso tempo di Zamperini, ma non basta e viene eliminato. Lo precedono nell’ordine lo svedese Jonsson, il nipponico Murakoso, il britannico Ward, il finnico Lehtinen ed appunto l’italo-americano Zamperini. L’oro va al finnico Hockert su Lehtinen e Jonsson, per un totale trionfo scandinavo. Peccato per Mastroieni che ha dimostrato di poter accedere alla finale: la sua prova deve comunque essere valutata in maniera sufficiente. Dopo un deludente 1937, segue un miglioramento delle prestazioni nel 1938 quando Mastroieni ottiene il secondo posto nei 5mila che assegnano il titolo nazionale, battuto dall’ormai incontrastato dominatore del mezzofondo prolungato italiano, il savonese Giuseppe Beviacqua. E il ligure relegherà il siciliano alla piazza d’onore della medesima distanza nei Campionati italiani fino al 1941. Mastroieni è già rientrato in nazionale nell’incontro disputato a Torino il 2 luglio 1939 contro gli ungheresi, classificandosi al terzo posto nella gara dei 1500. Seguono altri 4 incontri. Nel 1942 sparisce di scena, poi lavora come ferroviere.