Le , au cours du meeting Glasgow Grand Prix, le Britannique descend pour la première fois de sa carrière sous les 45 secondes en bouclant son tour de piste en 44 s 97[1]. Il participe à sa première compétition senior en à l'occasion des Jeux du Commonwealth de Glasgow, en Écosse. Engagé dans l'épreuve du relais 4 × 400 m, il est le dernier relayeur de l'équipe d'Angleterre qui remporte la médaille d'or dans le temps de 3 min 0 s 46, devant les Bahamas et Trinité-et-Tobago[2]. Lors des Championnats d'Europe de Zurich, Hudson-Smith glane sa seconde médaille internationale senior en terminant deuxième du 400 m, derrière son compatriote Martyn Rooney, en établissant un nouveau record personnel en 44 s 75[3]. En fin de compétition, il s'adjuge le titre continental du 4 × 400 m en compagnie de Conrad Williams, Michael Bingham et Martyn Rooney.
Le au cours de la Prefontaine Classic à Eugene, Matthew Hudson-Smith établit le temps de 44 s 35 sur 400 m et améliore d'un centième de seconde le record du Royaume-Uni détenu depuis 1997 par Iwan Thomas. Il réalise par ailleurs la deuxième meilleure performance européenne de tous les temps, à 2/100e de seconde du record d'Europe de l'Allemand Thomas Schönlebe[5].
Le lors des Bislett Games à Oslo, Hudson-Smith améliore de 19/100e de seconde son propre record d'Europe en établissant le temps de 44 s 07[9]. Le , lors du London Grand Prix, il pulvérise son record en 43 s 74, devenant le premier athlète européen à casser la barrière des 44 secondes[10],[11].
Il devient vice-champion olympique du 400 m aux Jeux de Paris, terminant à 4/100es de l'Américain Quincy Hall avec un nouveau record d'Europe à 43 s 44[12]. Il fait partie du relais 4 × 400 m qui décroche la médaille de bronze, avec ses coéquipiers Alex Haydock-Wilson, Lewis Davey et Charles Dobson, en battant le record d'Europe qui datait des Jeux olympiques d'Atlanta en 1996, au cours desquels la Grande-Bretagne avait pris la médaille d'argent en 2 min 56 s 60[13].