Nacida en la Ciudad de Nueva York, Samantha Mathis ha destacado en cine, teatro y televisión. Mathis protagoniza Salem`s Lot, junto a Rob Lowe, con un reparto que también incluye a Andre Braugher y Donald Sutherland. Protagonizó en Broadway "The Man Who Had All The Lunch" de Arthur Miller, junto a Chris O`Donnell.

Trabajó en la aclamada Collected Stories, escrita por el dramaturgo ganador del premio Pulitzer, Donald Mrgulies y protagonizada por la ganadora del Tony, Linda Lavin. La producción cinematográfica marcó la represalia de las destacadas actuaciones de Mathis y Lavin de la obra de Margulies, que ellos produjeron en Geffen Playhouse. Anteriormente, Mathis protagonizó el monumental proyecto del telefilme de TNT, The Misas of Avalon, junto a Angelica Huston, Joan Allen y Julianna Margulies. También se la vió en The Simian Line que protagonizó junto a William Hurt, Tyne Daly, Lynn Redgrave y Harry Connick, Jr. para la directriz Linda Yellin.

Trabajó junto a Christian Bale y Reese Witherspoon en la versión cinematográfica aclamada por la crítica de American Phsyco. Mathis también protagonizó junto a Gretchen Mol, Tom Everett Scott y Mathew Seltte, Attraction de Trimark, la historia de un amor obsesivo.

Otros trabajos en cine de Mathis incluyen Alarma Nuclear, El Presidente y Miss Wade, Donde Reside el Amor, Jack y Sarah, Mujercitas, Pump Up the Volume, This Is My Life, Esa Cosa Llamada Amor y La Música del Azar.