אמנון מזרחי גדל במחלקת הנוער של הפועל פ"ת ועלה לבוגרים בגיל 17 בעונת 1955, עונת האליפות הראשונה. בעונה זו הוא עדיין לא היה שחקן הרכב קבוע, אבל שיחק בחלק מהמשחקים וגם כבש שער אחד, נגד הפועל חדרה. בצבא הוא שירת בשלישות, כמו כדורגלנים רבים באותה תקופה, והשתייך לסגל נבחרת צה"ל.
בעונת 1955/56 שיחק בכמה משחקים וכבש שער, נגד הפועל ר"ג, ובעונה הבאה היה שותף להישג הגדול של זכייה בגביע המדינה כששיחק בחצי הגמר נגד מכבי ת"א (כבש את השער השני בניצחון 0:2) ובגמר נגד מכבי יפו.
ב-1957/58, כשהקבוצה סיימה במקום השני בפעם השלישית ברציפות, הוא כבר השתלב בהרכב באופן קבוע, ובעונת 1958/59 כבש חמישה שערי ליגה, כולל שער בדקה השלישית במשחק הצמרת מול מכבי ת"א שהסתיים ב-0:1, והקבוצה זכתה באליפות.
הוא המשיך לשחק בהפועל עד סיום הקריירה, ובגיל 25 פרש מכדורגל. לאחר הפרישה אימן את הפועל כפר-קאסם במשך חמש שנים ועלה איתה לליגה א', ובהמשך עבד בתעשייה האווירית ולאחר מכן בחברת עץ הזית כאיש מכירות.
בפברואר 2016 נפטר אמנון מזרחי. בן 78 היה במותו.
