مجتبا میرتهماسب در دانشگاه هنر تهران صنایع دستی خواند و از همان آغاز دانشگاه در سال ۱۳۶۹؛ کار در زمینهی سینما را با صدابرداری، دستیاری کارگردان و کارگردانی شروع کرد.
نخستین تجربهی کارگردانی او مستند کوتاه «نشان» است که در مجموعه «کودکان سرزمین ایران» به تهیهکنندگی محمدرضا سرهنگی در سال ۱۳۷۵ ساخته. پس از آن، هشت قسمت از مجموعه «داستانهای هنر»، را به نامهای «پدرم قلمکار بود»، «مینا»، «آب و آینه»، «کاشی و ان یکاد»، «حسنبدو»، «بوی گل محمدی»، «پَته» و «ماهی مسی» در سال ۷۶-۱۳۷۵ کار کرد.
در سال ۱۳۷۸ «بانوی گل سرخ» را دربارهی زندگی و کار شهیندخت سرلتی (صنعتی) ساخت که از زبان همسرش «همایون صنعتیزاده» روایت میشود.
در سال ۱۳۸۹ «این فیلم نیست» را با جعفر پناهی کار کرد. مستندی از یک روز از زندگی جعفر پناهی فیلمساز که نخستین بار در بخش اصلی شصت و چهارمین جشنواره فیلم کَن به نمایش درآمد و یکی از پانزده نامزدِ فهرست اولیهی بهترین مستند آکادمی فیلم اسکار در سال ۱۳۹۱ بود.
«شش قرن و شش سال»، ۱۳۹۲ پروژهای بود که پژوهش آن شش سال طول کشید. گروهی موسیقیدان تلاش میکنند تا تصنیفهای منسوب به «عبدالقادر مراغی»، برجستهترین موسیقیدان، نظریهپرداز، نویسنده و شاعرِ ششصد سال پیش را به استناد کتابها و رسالات کُهن و از لابهلای تاریخ و فرهنگ ایران بازیابی و بازخوانی کنند.