Mattheij speelde in de jeugd bij Alexandria '66, Sparta en Excelsior. Voor die laatste club debuteerde hij op 4 november 2011 in de Eredivisie, toen de Rotterdamse club met 0-0 gelijkspeelde in en tegen VVV-Venlo. Hij viel in die wedstrijd in de 85ste minuut in voor Daan Smith. Hij verruilde Excelsior in juli 2019 voor Sparta Rotterdam. In juni 2020 tekende hij een tweejarig contract bij het Bulgaarse CSKA Sofia.[1] Hij bleef vier jaar in Bulgarije, waar hij meerdere wedstrijden op het Europees toneel speelde. Hij kwam meer dan 100 keer uit voor de club.
In januari 2025 kwam Mattheij terug bij Excelsior.