Este zaguero lateral originario de la ciudad de Quilmes, se integró a las inferiores del Independiente, donde comenzaría su carrera como defensor de Primera División. 
Es un defensor claramente de contención, su altura le permite rechazar pelotas cabeceando e incluso ir a buscar el gol cuando su equipo tiene un tiro de esquina a favor. Se caracteriza por barrer su posición, deteniendo a un jugador rival que lleva la pelota a ras del suelo. Es rápido para tomar la posesión del balón.
En la marca es muy pegadizo y firme. También se caracteriza por tener una buena pegada para rechazar la pelota o para ejecutar un tiro libre. Sin embargo gracias a la confianza que le dio Pedro Troglio, comenzó a usar técnicas ofensivas y hasta se convirtió no sólo en un defensor central sino también en un lateral. 
En efecto, puede proyectarse y conducir el balón por todo el carril abandonando su posición de defensa. Uno de sus goles lo marcó rematando la pelota dentro del área, rebotando esta en el travesaño, y cayendo esta detrás de la línea. También utiliza el cabezazo en cada tiro de esquina en el arco rival para intentar anotar gol.
Debutó en Primera el 2 de octubre de 2004, jugando en aquella ocasión contra Vélez (0-2).
Durante la temporada 2006-2007 no tuvo varias actuaciones, ni tampoco cumplió con presentaciones extraordinarias, pero con la lesión de Leandro Gioda en (agosto de 2007), el nuevo director técnico de Independiente, Pedro Troglio, le dio la titularidad en el Torneo Apertura 2007, cumpliendo extraordinarias actuaciones como defensor, jugando 12 partidos, participando 945 minutos en la cancha, recibiendo 3 tarjetas amarillas y ninguna roja, e incluso convirtiendo 4 goles. 
En el Torneo Clausura 2008 volvió a tener excelentes actuaciones, significando la definitiva consolidación de Matheu en Independiente. En Agosto del 2009, Carlos Matheu Firmó con Club Atlético Independiente un contrato por 3 años, ya que este recompro la parte que había vendido un año atras al Cagliari Calcio.
Es un defensor claramente de contención, su altura le permite rechazar pelotas cabeceando e incluso ir a buscar el gol cuando su equipo tiene un tiro de esquina a favor. Se caracteriza por barrer su posición, deteniendo a un jugador rival que lleva la pelota a ras del suelo. Es rápido para tomar la posesión del balón.
En la marca es muy pegadizo y firme. También se caracteriza por tener una buena pegada para rechazar la pelota o para ejecutar un tiro libre. Sin embargo gracias a la confianza que le dio Pedro Troglio, comenzó a usar técnicas ofensivas y hasta se convirtió no sólo en un defensor central sino también en un lateral. En efecto, puede proyectarse y conducir el balón por todo el carril abandonando su posición de defensa. Uno de sus goles lo marcó rematando la pelota dentro del área, rebotando esta en el travesaño, y cayendo esta detrás de la línea. También utiliza el cabezazo en cada tiro de esquina en el arco rival para intentar anotar gol.Debutó en Primera el 2 de octubre de 2004, jugando en aquella ocasión contra Vélez (0-2).
Durante la temporada 2006-2007 no tuvo varias actuaciones, ni tampoco cumplió con presentaciones extraordinarias, pero con la lesión de Leandro Gioda en (agosto de 2007), el nuevo director técnico de Independiente, Pedro Troglio, le dio la titularidad en el Torneo Apertura 2007, cumpliendo extraordinarias actuaciones como defensor, jugando 12 partidos, participando 945 minutos en la cancha, recibiendo 3 tarjetas amarillas y ninguna roja, e incluso convirtiendo 4 goles. En el Torneo Clausura 2008 volvió a tener excelentes actuaciones, significando la definitiva consolidación de Matheu en Independiente. En Agosto del 2009, Carlos Matheu Firmó con Club Atlético Independiente un contrato por 3 años, ya que este recompro la parte que había vendido un año atras al Cagliari Calcio. 
