Passa la sua infanzia a Brooklyn, dove già ad otto anni scrive e pubblica alcune poesie sul giornale Brooklyn Eagle.
Nel 1943 si diploma alla Brooklyn Technical High School ed entra subito nell'esercito, dal quale viene congedato perché ferito in azione. Tornato civile studia giornalismo all'Università del Missouri, e già nel 1950 pubblica il suo primo racconto, Nato d'uomo e di donna (Born of Man and Woman), su The Magazine of Fantasy and Science Fiction.
Nel 1951 si trasferisce in California, e l'anno successivo si sposa con Ruth Ann Woodson. L'incontro con la donna che diverrà sua moglie viene descritto nel racconto Fiamma frigida, esteso poi nel romanzo Cieco come la morte (Someone Is Bleeding, 1953). Da Ruth Ann Woodson avrà quattro figli, tra i quali Chris, Ali Marie e Richard Christian Matheson, a loro volta scrittori e sceneggiatori.
In California entra a far parte dei "Fictioneers", un gruppo di giovani scrittori di gialli. Scrive così alcuni racconti gialli come Tre ore di pura follia (Fury on Sunday, 1943) e Cavalca l'incubo (Ride the Nightmare, 1962).
Mentre lavora in fabbrica, sogna di diventare scrittore a tempo pieno. Intanto riprende un'idea avuta a 17 anni vedendo il film Dracula del 1931, la sviluppa e ne trae Io sono leggenda (I am Legend, 1954). Lo stesso anno esce anche la prima antologia dei suoi racconti, Born of Man and Woman. Malgrado questo, le ristrettezze finanziarie spingono Matheson a trasferirsi per accettare il lavoro offertogli dal fratello.
Nel 1956 esce Tre millimetri al giorno (The Shrinking Man), scritto di notte dopo la giornata lavorativa, ed il successo è tale che la casa cinematografica Universal ne acquista subito i diritti e ne trae il film Radiazioni BX: distruzione uomo, diretto da Jack Arnold. Il successo del film spinge la produzione a chiedere a Matheson un seguito: il copione che egli scrive, The Fantastic Shrinking Girl, non vedrà però mai la luce.
Nel 1957 la Hammer Films di Londra acquista i diritti di Io sono leggenda, ma l'adattamento che Matheson fa per il film non piace ai produttori, ed anche questo progetto rimane incompiuto.
Nel 1959 il produttore televisivo Rod Serling convoca Matheson per un progetto a cui sta lavorando: Ai confini della realtà (The Twilight Zone). Matheson si è già fatto un nome nell'ambito televisivo, scrivendo sceneggiature per telefilm come Alfred Hitchcock Presenta ed altri, così lo scrittore accetta di buon grado l'incarico, scrivendo per la nuova trasmissione.
La fama di Matheson come sceneggiatore è ormai tale che nel 1962 viene chiamato da Alfred Hitchcock per lavorare al suo film Gli uccelli (The Birds), tratto da un racconto di Daphne du Maurier. Come Matheson stesso racconterà, Hitchcock non apprezza affatto la sua idea di non far vedere per niente gli uccelli nel film, tanto che la sceneggiatura alla fine viene affidata ad Ed McBain.
Nel 1964 Matheson adatta Io sono leggenda per il film L'ultimo uomo della Terra (The Last Man on Earth), una co-produzione italo-statunitense con Vincent Price protagonista. Sua è la sceneggiatura di un premiato episodio della prima serie di Star Trek: Il duplicato. Ma il successo rimane nelle produzioni televisive: nel 1971 adatta il suo racconto Duel per la sceneggiatura dell'omonimo film, diretto dall'allora esordiente Steven Spielberg.
Intanto diviene più sporadica la sua attività di romanziere. Nel 1971 scrive La casa d'inferno (Hell House) e nel 1975Appuntamento nel tempo (Bid Time Return), ma ormai il suo impegno più pressante è quello nelle sceneggiature televisive e cinematografiche. Intanto Boris Sagal dirige 1975: Occhi bianchi sul pianeta Terra (The Omega Man), libero adattamento da Io sono leggenda senza che però venga chiamato Matheson alla sceneggiatura.
Nel 1980 adatta per lo schermo Cronache marziane, l'antologia di Ray Bradbury, e nel 1983 scrive insieme a Carl Gottlieb la sceneggiatura per Lo squalo 3 (Jaws 3-D). Negli anni successivi continua la sua attività di sceneggiatore con film come Poliziotti a due zampe (Loose Cannons, 1990), ed episodi di telefilm come Oltre i limiti (The Outer Limits). Il film televisivo Trilogy of Terror II, del 1996, risulta essere l'ultima sua opera da sceneggiatore.
È morto il 23 giugno 2013 a Los Angeles[2] all'età di 87 anni[1].
Il secondo libro della fantascienza (Einaudi 1961) racconti "Bambina Smarrita" (Little Girl Lost, 1953), "Venusiana sola" (SRL Ad, 1952), "Caro diario" (Dear Diary, 1954), "Su dai canali" (Through Channels, 1951), "Fenomeno culturale" (A Flourish of Strumpets, 1956), "Nato d'uomo e di donna" (Born of Man and Woman, 1950), "L'uomo delle domeniche" (The Holiday Man, 1957), "Regola per sopravvivere" (Pattern for Survival, 1955) e "Terzo dal sole" (Third from the Sun, 1950)
