Der Kernphysiker war Professor für Physik in Wien, Berlin und Mainz. 1939 kam er an das von Otto Hahn geleitete Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie in Berlin und war hier seit 1943 stellvertretender Direktor; von 1947 bis 1965 war er Direktor des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz. Sein Name ist mit der Mattauchschen Isobarenregel verbunden. Es gibt keine stabilen Kerne gleicher Massenzahl, deren Kernladungszahlen sich nur um eine Einheit unterscheiden. „Seine besonderen wissenschaftlichen Interessen liegen auf dem Gebiet der Massenspektrographie; er hat auch, gemeinsam mit Herzog, vor 30 Jahren einen leistungsfähigen Massenspektrographen entwickelt. Unter anderem sagte er die Radioaktivität einer Reihe von Isotopen voraus, darunter Rubidium 87, dessen Radioaktivität er gemeinsam mit Hahn und Straßmann experimentell beweisen konnte. Damit wurde die Grundlage der geologischen Altersbestimmung gelegt, die heute verbreitet angewendet wird. In den letzten Jahren hat sich Mattauch der Theorie der Entstehung der chemischen Elemente zugewandt.“ (FAZ 1.12.1965). Er war Mitglied der Österr. Akademie der Wissenschaften, wurde 1965 Dr. h.c. der TH Wien und erhielt 1957 die Wilhelm-Exner-Medaille (Univ.Wien).
Bibl.: Poggendorff: Biogr.-liter. Handbuch zur Geschichte der exakten Wissenschaften; Kürschners Gelehrtenkalender.