Mustafa Uzunyılmaz tiyatro eğitimini İstanbul Konservatuvarı Tiyatro Bölümü'nde aldı. "Kaygısızlar" dizisiyle dizi kariyerine başlayan Uzunyılmaz, "Vay Anam Vay" dizisindeki "Kadir" karakteriyle çıkış yaptı. Zeki Demirkubuz'un yazıp yönettiği "Kader" filminde "Uğur'un babası" rolüyle büyük beğeni kazanan oyuncu, 2009 yılında 16. Adana Altın Koza Film Şenliği'nde Kız Kardeşim filmindeki "Kazım" rolü ile En İyi Yardımcı Erkek Oyuncu Ödülü'nü kazandı. 1983 yılından beri sektörün içinde olan oyuncu "Dün Gece Bir Rüya Gördüm", "Zahir İstanbul Aşkları", "Kız Kardeşim", "Nokta", "Osmanlı Cumhuriyeti", "İncir Reçeli" ve "Kıskanmak" gibi pek çok filmde boy gösterdi.