В 1341 году Матфей женился на Ирине Палеолог, внучке императора Андроника II. Во время войны 1341—1347 годов между его отцом и Палелогами, Матфей был одним из военачальников Иоанна Кантакузина. После восшествия Иоанна VI на византийский престол в 1347 году Матфей, разгневанный, что отец не объявил его своим наследником, самовольно присвоил земли в восточной Фракии. В 1352 году Иоанн Кантакузин отдал Матфею в удел Адрианополь. В апреле 1353 года отец провозгласил Матфея своим и Иоанна V Палеолога соправителем. Патриарх Каллист I отказался короновать сына Кантакузина и был смещён императором с патриаршего престола. Коронация Матфея состоялась лишь в феврале 1354 года при новом патриархе Филофее.
После отречения Иоанна VI от престола в 1354 году Матфей в течение ещё трёх лет отражал натиск Иоанна V и его союзников — сербов, болгар и турок. В 1357 году сербскому полководцу Воихне удалось взять Матфея в плен. Иоанн V Палеолог потребовал отречения Матфея от престола в Адрианополе. Палеолог оставил соперника в живых, удовлетворившись его отречением от престола.
В 1361 году Матфей перебрался в Морею к своему брату — морейскому деспоту Мануилу Кантакузину. В 1380 году после смерти своего брата Матфей сам получил титул деспота Мореи. В последние годы жизни Матфей раздавал хрисовулы от своего имени и подписывался как василевс ромеев.
