In 1715 werd hij muziekdirecteur van de Dom van Hamburg, een functie die hij bekleedde tot 1728, toen hij doof werd. Vanaf dat moment wijdde hij zich aan wetenschappelijke werken over muziek en publiceerde een groot aantal werken die van belang waren voor de kennis van die tijd, waaronder het eerste tijdschrift voor muziekkritiek in Duitsland. Mattheson begon als wonderkind en kreeg een uitgebreide algemene opleiding: hij sprak Engels, Italiaans, Frans en Latijn, en kreeg al vroeg muziekonderricht in zang, viool, compositie, orgel en klavecimbel. Geleidelijk aan leerde hij ook de gamba, blokfluit, hobo en luit. Zijn vriendschap met Händel zou een grote invloed hebben op zijn werk. De twee vrienden wisselden adviezen en ervaringen uit, en hoewel hun relatie soms stormachtig was, zelfs tot op het punt van duelleren over een muzikale kwestie, verzoenden zij zich spoedig. Mattheson speelde de hoofdrollen in Händels opera's, terwijl Händel klavecimbel speelde en de werken van zijn vriend dirigeerde. In 1715 werd hij muziekdirecteur van de kathedraal van Hamburg, een functie die hij bekleedde tot 1728, toen hij doof werd. Vanaf dat moment wijdde hij zich aan wetenschappelijke werken over muziek en publiceerde een groot aantal werken die belangrijk waren voor de kennis van die tijd, waaronder het eerste tijdschrift voor muziekkritiek in Duitsland. Mattheson was een geleerd en productief musicus en componeerde talrijke opera's en gewijde werken, alsmede orkest- en instrumentale stukken.