Skriešanas sportam nopietni pievērsās 1921. gadā Latvijas armijas Vidzemes divīzijas sporta klubā (VDSK), kas drīzumā iekļauts Armijas sporta klubā (ASK). 20.–30. gados pārstāvēja galvenokārt ASK, vienīgi 20. gadu otrajā pusē startēja kā sporta biedrību “Sports” un “Rīgas Futbola klubs” (RFK) sportists.
No 20. gadu sākuma startēja galvenokārt dažādu garo distanču skriešanas sacensībās. Pirmajos dalības gados izcīnīja vietu labāko trijniekā dažādu sporta biedrību rīkotās sacīkstēs Rīgā, Rēzeknē, Liepājā un citviet (galvenokārt 1500 m, 3000 m, 5000 m). A. Motmillers startēja arī ielu skriešanas un propagandas sacensībās nestandarta distancēs. Citās vieglatlētikas disciplīnās, ieskaitot īsās skriešanas distances, piedalījās galvenokārt Latvijas armijas sacensībās. 07.1923. A. Motmillers Latvijas sportistu vienības sastāvā startēja t. s. zviedru spēlēs Gēteborgā.
Vilis Cimmermanis (no kreisās) un Arturs Motmillers ielu skrējienā, 20. gs. 20. gadi.
Latvijas vieglatlētikas meistarsacīkstēs jeb čempionātos A. Motmillers startēja no 20. gadu sākuma. Nozīmīgākie panākumi nacionālajā čempionātā tika sasniegti 1924. gadā, kad viņš izcīnīja savus pirmos Latvijas čempiona titulus – kopā četrus (1500 m, 5000 m, 10 000 m un 8 km krosa skrējienos). 1925. gadā izcīnīja divus Latvijas čempiona titulus – 5000 m un 10 000 m skriešanas distancēs. Turpmāk par Latvijas meistaru jeb čempionu kļuva arī 1928. un 1931. gadā (abas reizes – maratona skrējienā).
1924. gadā A. Motmillers kā viens no 10 labākajiem Latvijas vieglatlētiem pārstāvēja valsti vasaras olimpiskajās spēlēs Parīzē, kur startēja divās skriešanas distancēs – 5000 m (11. vieta priekšskrējiena grupā) un 10 000 m (izstājās). Turpmāk piedalījās vēl divās vasaras olimpiskajās spēlēs un abas reizes maratonskrējienā – 1928. gadā Amsterdamā ieņēma 38. vietu, 1936. gadā Berlīnē izcīnīja 28. vietu.
20. gadu otrajā pusē un 30. gados ar panākumiem startēja garo distanču, t. sk. ielu, skrējienos Latvijā (Rīgā, Valmierā, Rīgas Jūrmalā, Jelgavā) 10 km, 15 km, 20 km, 25 km, pusstundas u. c. skrējienos.
No 20. gs. vidus A. Motmillers arvien biežāk startēja ārzemēs. 1925. gadā pirmo reizi piedalījās prestižajās sacensībās Quer durch Berlin (‘Šķērsām cauri Berlīnei’) Vācijā 25 km skriešanas distancē, kurā togad finišēja 4. vietā (savā, senioru, konkurencē – 3. vietā). Kopumā Quer durch Berlin 25 km skrējienā A. Motmillers piedalījās 10 gadus pēc kārtas (1925–1934), lielākos panākumus – 1. vietu – izcīnot 1927. gadā. Vietu Quer durch Berlin spēcīgāko trijniekā A. Motmillers izcīnīja arī 1928. gadā (2. vieta), 1929. gadā (2. vieta), 1930. gadā (2. vieta), 1931. gadā (3. vieta), 1932. gadā (2. vieta). A. Motmillers Rīgas vienības sastāvā trīs reizes pēc kārtas (1927., 1928., 1929. gadā) izcīnīja 1. vietu Quer durch Berlin 25 km skriešanas distances komandu kopvērtējumā, izcīnot sacensību ceļojošo balvu palikšanai Rīgas vienības īpašumā (1927. gadā Rīgas vienībā kopā ar Kārli Bukasu un Eduardu Tūbeli; 1928. un 1929. gadā – kopā ar Vilhelmu (Vili) Cimmermani un K. Bukasu).
Vieglatlētu sacensību "Quer durch Berlin" dalībnieki pēc godināšanas. Rīga, 07.05.1929. No kreisās pirmajā rindā pirmais – Arturs Motmillers (2. vieta 25 km skrējienā), otrais – Kārlis Bukass (3. vieta 25 km skrējienā), trešais – Vilis Cimmermanis (4. vieta 25 km skrējienā). No kreisās otrajā rindā pirmais – Eduards Tūbelis (2. vieta "vecāko kungu" skrējienā), otrais – Jānis Daliņš (2. vieta 25 km soļošanā).
Ar panākumiem piedalījās arī citās garo distanču sacensībās ārzemēs, t. sk. 4. vieta Fredriksborgas–Kopenhāgenas 33,7 km skrējienā 1927. gadā, 9. vieta 25 km skrējienā Helsinkos 1930. gadā, 2. vieta vienas stundas skrējienā Košicē (Čehoslovākijā; tag. Slovākijā) 08.11.1931., 3. vieta divu stundu skrējienā Košicē 19.05.1935.
1927.–1934. gadā A. Motmillers vairākkārt startēja Latvijas vieglatlētu izlases sastāvā, pārstāvot Latviju valstsacīkstēs Rīgā, Varšavā un Tallinā pret Polijas un Igaunijas izlasēm. Valstsacīkstēs startēja 5000 m un 10 000 m distancēs; augstākais sasniegums – 2. vieta 10 000 m distancē 1927. gadā Varšavā (sacentās Igaunija, Latvija un Polija) un 1933. gadā Tallinā (sacentās Igaunija un Latvija). Divās vieglatlētikas valstsacīkstēs kopvērtējumā izcīnīja uzvaru kopā ar Latvijas izlasi – 1929. gadā Rīgā sacensībā ar Igauniju, Poliju un 1933. gadā Tallinā ar Igauniju.
Maratona skrējieniem klasiskajā 42,195 km distancē A. Motmillers pievērsās no 1927. gada, kad Latvijā sāka aizvadīt sacensības šajā distancē. Togad pirmajās maratona sacensībās un Latvijas meistarsacīkstēs A. Motmillers palika 2. vietā (aiz K. Bukasa), bet 1928. gadā kļuva par Latvijas čempionu maratona skrējienā un kļuva par labāko Latvijas maratonskrējēju. Turpmāk ar panākumiem startēja maratona distances sacensībās Latvijā un ārvalstīs.
Viens no A. Motmillera ievērojamākajiem panākumiem bija 28.10.1935. izcīnītā 1. vieta tradicionālajā Košices maratonā. Ikgadējā Košices maratonā, kas tika rīkots 28.10. – Čehoslovākijas Republikas proklamēšanas gadadienā (dibināts 1924. gadā, tagad tiek saukts par Košices miera maratonu un ir vecākais maratonskrējiens Eiropā) ‒, A. Motmillers startēja kopā septiņas reizes (1930., 1932.–1937. gadā). Košices maratonā A. Motmillers ir izcīnījis arī 2. vietu (1933. gadā) un divreiz 4. vietu (1930. un 1932. gadā).
Vairākkārt labojis Latvijas rekordus dažādās standarta un nestandarta skriešanas distancēs, t. sk. 1500 m, 15 km, 20 km, 25 km, 35 km, kā arī skrējienā noteiktā laikā. Piemēram, 08.11.1931. Košicē viena skrējiena laikā laboja Latvijas rekordus trijās disciplīnās – vienas stundas skrējienā (veica 17,959 km), 15 km un 20 km distancēs. Vairākkārt laboja Latvijas rekordus maratona skrējienā, labāko rezultātu sasniedzot 28.10.1933. Košicē – 2 stundas 41 minūte 38,2 sekundes. Šis Latvijas rekords saglabājās vairāk nekā 20 gadus, un to laboja tikai 1954. gadā.
Ziemas sezonās A. Motmillers piedalījās slēpošanas sacensībās, t. sk. Latvijas čempionātos, galvenokārt garajās distancēs. Vairākkārt kļuva par Latvijas slēpošanas čempionu dažādās disciplīnās, t. sk. 1924. gadā 30 km, 1928. gadā RFK vienības sastāvā 5+10+15 km stafetē (kopā ar K. Bukasu un Alfrēdu Lukstiņu), 1929. gadā 15 km. Kā slēpotājs sajūgā aiz zirga piedalījās skijoringa sacensībās 02.1932. Rīgā.