У дорослому футболі дебютував 2005 року виступами за другу команду «Баварії», в якій провів три сезони, взявши участь у 41 матчі чемпіонату. У 2007—2008 роках потрапляв до заявки головної команди мюнхенського клубу, у складі якої відіграв лише в одній грі національної першості.
У січні 2008 року перейшов на умовах оренди до дортмундської «Боруссії». У лютому 2009 дортмундський клуб викупив його трансфер за 4 мільйони євро. Із сезону 2009–10 вже став основним захисником «Боруссії». В сезоні 2010–11 допоміг команді здобути титул чемпіонів країни, а за рік, в сезоні 2011–12, — захистити цей титул. Загалом провів у Дортмунді 8,5 сезонів, протягом яких провів 250 матчів у Бундеслізі.
10 квітня 2016 року «Баварія» (Мюнхен), в своєму твіттері, оголосила про підписання контракту з Матсом Гуммельсом. Повернення вихованця клубу до «Баварії» відбулося 1 липня 2016 року і обійшлося їй у 35 мільйонів євро. Контракт Гуммельса розрахований до 2021-го року[1]. У складі «Баварії» також став одним з основних оборонців, допоміг їй здобути перемоги в національному чемпіонаті в сезонах 2016/17 і 2017/18.
Виступи за збірні
Протягом 2007–2010 років залучався до складу молодіжної збірної Німеччини. На молодіжному рівні зіграв у 21 офіційному матчі, забив 5 голів.
На Євро-2012 вже був основним захисником німецької команди і взяв участь у всіх її матчах.
На чемпіонаті світу 2014 взяв участь у всіх матчах групового етапу, зокрема відзначившись голом у розгромі Португалії (4:0). Пропустивши гру 1/8 фіналу, вийшов в основному складі у чвертьфінальній грі проти Франції, в якій забив єдиний м'яч у зустрічі, який приніс німцям мінімальну перемогу. Згодом був учасником і двох останніх матчів турніру, перемога в яких дозволила його збірній учетверте в історії здобути чемпіонський титул, — півфіналу, в якому з рахунком 7:1 були обіграні бразильці, та фіналу проти аргентинців (1:0).
Брав участь у чотирьох матчах Німеччини на чемпіонаті Європи 2016, який завершився для неї на стадії півфіналів.
4 червня 2018 року був включений до заявки національної команди для участі у своїй другій світовій першості — тогорічному чемпіонаті світу в Росії.