Mastrangelo czterokrotnie wystąpił na igrzyskach olimpijskich, podczas których zdobył trzy medale. Na Igrzyskach Olimpijskich 2000 w Sydney wywalczył brąz, na Igrzyskach Olimpijskich 2004 w Atenach srebro, a na Igrzyskach Olimpijskich 2012 w Londynie ponownie brąz. Na Igrzyskach Olimpijskich 2008 w Pekinie Włosi zajęli 4. miejsce.