Matthew Rhys nació y creció en Cardiff, País de Gales. Su lengua materna es el galés. Cursó estudios en la prestigiosa Academia Real de Arte Dramático de Londres (RADA).

Trabajó en numerosas obras de teatro antes de trasladarse a Nueva Zelanda durante cuatro meses y medio para protagonizar la serie de época colonial "Green Stone".

Participó en la adaptación cinematográfica de Titus, de Julie Taymor y en la comedia ¿Qué le ocurrió a Harold Smith?, de Peter Hewitt. Regresó a su Gales natal para filmar The Testimony of Taliesin Jones, seguida por Very Annie Mary, de Sara Sugarman y Peaches, dirigida por Nick Grosso. También grabó la serie "Metropolis".

A principios de 2001 volvió a Nueva Zelanda para rodar el telefilm dramático "El mundo perdido". Ese mismo año actuó en The Abduction Club, Deathwatch y Tabloid.

En los años siguientes regresó a los escenarios. A finales de 2005 realizó un largo recorrido a caballo por el sur de Argentina, donde rodó un documental.

En 2006 trabajó en la premiada serie "Cinco hermanos", de la cadena estadounidense ABC.

Entre sus trabajos más recientes destacan Aprendiz de caballero (2007), de David Leland; y los próximos estrenos Think Tank (2009), de Peter Calloway; Patagonia, de Marc Evans, y Luster, de Adam Mason.