El 6 de agosto de 2009 el juez que entendía en el litigio de Piatti con Gimnasia falló a favor del jugador, y esa misma noche se dirigió a la sede de Independiente de Avellaneda, club con el que jugará la temporada 2009/10. 
En la marca es muy pegadizo y firme. También se caracteriza por tener una buena pegada para rechazar la pelota o para ejecutar un tiro libre. Sin embargo gracias a la confianza que le dio Pedro Troglio, comenzó a usar técnicas ofensivas y hasta se convirtió no sólo en un defensor central sino también en un lateral. 
En efecto, puede proyectarse y conducir el balón por todo el carril abandonando su posición de defensa. Uno de sus goles lo marcó rematando la pelota dentro del área, rebotando esta en el travesaño, y cayendo esta detrás de la línea. También utiliza el cabezazo en cada tiro de esquina en el arco rival para intentar anotar gol.
Durante la temporada 2006-2007 no tuvo varias actuaciones, ni tampoco cumplió con presentaciones extraordinarias, pero con la lesión de Leandro Gioda en (agosto de 2007), el nuevo director técnico de Independiente, Pedro Troglio, le dio la titularidad en el Torneo Apertura 2007, cumpliendo extraordinarias actuaciones como defensor, jugando 12 partidos, participando 945 minutos en la cancha, recibiendo 3 tarjetas amarillas y ninguna roja, e incluso convirtiendo 4 goles. 
En el Torneo Clausura 2008 volvió a tener excelentes actuaciones, significando la definitiva consolidación de Matheu en Independiente. En Agosto del 2009, Carlos Matheu Firmó con Club Atlético Independiente un contrato por 3 años, ya que este recompro la parte que había vendido un año atras al Cagliari Calcio. 
En 1996 regresó a San Lorenzo, donde se consagró campeón campeón por primera vez en su carrera en el Torneo Clausura 2001.
En el Torneo Apertura 2008 tuvo un bajo nivel al igual que la mayoría de sus compañeros, integrando el equipo de River Plate que finalizó dicho campeonato en un histórico último puesto. En diciembre se desvinculó de esta institución.
Con la venta de Daniel Montenegro en Julio del mismo año. 
Peligrosísimo en jugadas a balón parado en las que aprovecha su potencia. Debutó en 1998 con Huracán, luego jugó para Unión de Santa Fe y después para el Independiente de Avellaneda. 
Para el Apertura 2003 llega a México como refuerzo de los Tigres. En su segundo torneo queda campeón goleador con 16 tantos empatado con Bruno Marioni, después de 3 años en los Tigres para el torneo de Apertura 2006 es transferido al San Lorenzo de Almagro. En el Torneo Clausura 2007 es campeón con dicho equipo.En agosto de 2009 se concretó su vuelta al Independiente de Avellaneda.
Participó en los mundiales de fútbol del 2002 y 2006, jugando todos los partidos de este último. En 2004 "pega el gran salto" al ser transferido al codiciado fútbol europeo, más precisamente al Nantes de Francia. 
Poco después, regresa a Sudamérica para militar en el Atlético Mineiro de Brasil. En 2006, se vincula al Club Atlético River Plate de Argentina, en donde llegó a ser capitán. Más tarde, en julio del mismo año, fichó por el Gimnàstic de Tarragona, España. A principios de 2007 se incorpora al club mexicano del Tigres tras llegar a un acuerdo con su antiguo club el Nantes que era propietario de su ficha. 
Tras jugar dos torneos con los Tigres siendo el capitán del equipo, en 2008 sorpresivamente faltando una semana para el inicio del nuevo torneo, solicita su salida para firmar contrato con el Boca Juniors, causando cierto malestar entre los seguidores del equipo felino. Sin embargo, esa polémica decisión daría sus frutos porque en el segundo semestre, jugando para el conjunto argentino, consigue dos títulos más en su carrera: la Recopa Sudamericana y el Torneo Apertura.
Inició su carrera en Primera División del fútbol argentino, jugando para el Club Atlético Lanús, donde se destacó por su potencia goleadora junto a su compañero de ataque Sebastián Leto. Fue gran figura en el Palestino de Chile, equipo en el cual se hizo famoso e incluso pensó en nacionalizarse para jugar por la "Roja". 
Fue traspasado al Cluj de Rumania y después de haber disputado la primera fecha de la Liga Rumana y haber convertido un gol, se oficializó su regreso al fútbol argentino, más precisamente a Newell's Old Boys. La operación fue un préstamo por un año y resultó ser un regreso triunfal. 
Finalmente el día 4 de febrero de 2009 se anunció que "El Ogro" finalmente ficharía por River Plate al haberse ambos clubes puesto de acuerdo en la parte económica más la cesión de Santiago Salcedo por parte de la institución de Núñez. 
En 2007 luego de tres años de poco rodaje en Rusia vuelve al club de sus amores Boca Juniors, con el cual consigue la Copa Libertadores 2007. En el año 2008 sonó para el club San Lorenzo dirigido por su ex técnico Miguel Ángel Russo y e
n noviembre para Boca Juniors . También pasó por el Espanyol de Catalunya. 
En agosto de 2009 es traspasado al equipo Estudiantes de La Plata 
Después, un amigo lo llevó a Estudiantes de Buenos Aires y debutó allí como profesional en 2003 a la edad de 15 años. En Caseros era el suplente de Ezequiel Lavezzi. En 2004 fue llamado por primera vez para formar parte de un selectivo en la selección sub-17. En 2005 pasó a Boca Juniors lo cuál le abrió las puertas de la selección sub-20. 
Efectivamente, esta última dupla lleva dos goles convertidos en la Copa Libertadores del año 2009, con la fórmula centro de Mouche, definición de Figueroa, rememorando las mejores épocas de Boca Juniors con la dupla Guillermo-Palermo. 
Se destaca por su buena ejecución de pelota parada, pero en un principio era criticado por algunos hinchas por sus "lagunas" en los partidos, aunque la mayoria siempre reconocía su buen juego y el hecho de ser hincha de Estudiantes. 
Fue titular indiscutido y una de las claves en la conquista de la Copa Libertadores 2009. Jugó 14 partidos a lo largo del torneo y convirtió un gol (frente a Defensor Sporting en la semifinal). 
Llegó a Estudiantes a fines del 2004, sin mucha prensa, pero con muchas ganas de hacer algo importante en el fútbol. Un “Pac-Man” en el centro del campo, le come las piernas a los rivales los 90 minutos de partido. Fue una pieza clave en el equipo campeón del Apertura 2006, siendo elegido por el diario deportivo Olé como el tercer mejor jugador de ese campeonato. En el primer semestre de 2009, El Chapu se terminó de convertir en ídolo "pincharrata" cuando formó parte del equipo que se consagró campeón de la Copa Libertadores. 
Jugó 12 partidos en esta competencias, sin marcar goles, y estuvo en cancha cuando el equipo se consagró campeón en el Estadio Mineirao el 15 de julio de 2009. El 1 de setiembre de 2009 recibió su primera convocatoria a la Selección Argentina para los partidos contra Brasil y Paraguay para las Eliminatorias para el Mundial 2010. 
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