Sportska karijera Željka Mavrovića započela je njegovim nastupom u kategoriji boksač amater na Olimpijskim igrama u Seulu i Barceloni te osvajanjem zlatne medalje na Mediteranskim igrama u Ateni.
Godine 1990. osvaja prestižan trofej Zlatna rukavica na boksačkim natjecanjima bivše Jugoslavije.
U profesionalnoj karijeri Mavrović osvaja Europsku titulu u teškoj kategoriji 1995. godine i nju brani sedam puta u iduće tri godine. Godine 1998. boksa meč za Svjetsku titulu u teškoj kategoriji po WBC verziji sa Lennox Lewisom te meč gubi sudačkom odlukom po bodovima u 12 rundi.
Dva puta je proglašen hrvatskim sportašem godine (1995. i 1997. godine) u tradicionalnom izboru koji organiziraju Sportske novosti.