Matthew Gray Gubler wurde in Las Vegas als Sohn von John Gubler, einem Rechtsanwalt und Marilyn Gubler (geb. Kelcher), einer Politikberaterin geboren, wo er die Las Vegas Academy besuchte, eine Highschool, die sich auf die Darstellenden Künste spezialisiert hat.[1] Später studierte er an der Tisch School of the Arts in New York City, die er mit einem Regie-Master verließ.
Bereits vor seiner Schauspielkarriere wurde er als Model verpflichtet für Modelabel wie Marc Jacobs, Tommy Hilfiger, Sisley etc. Danach hatte er Nebenrollen, z. B. in den Filmen Die Tiefseetaucher und Die Chaoscamper. 2009 spielte er in einer Nebenrolle an der Seite von Zooey Deschanel und Joseph Gordon-Levitt in dem Independentfilm (500) Days of Summer mit. Gubler hat schon während seines Studiums bei diversen Filmen Regie geführt, die mehrheitlich in seiner Heimatstadt Las Vegas und New York City gedreht wurden.
Von 2005 bis 2020 spielte er in der erfolgreichen US-Serie Criminal Minds mit und hat dort bei einigen Folgen Regie geführt. Außerdem spricht er Simon in allen vier Teilen von Alvin und die Chipmunks.
Neben seiner Arbeit vor der Kamera ist Gubler auch Regisseur zahlreicher Kurzfilme und Dokumentationen. So führte er auch Regie im Musikvideo zur Single Don’t Shoot me Santa der Rockband The Killers, die wie er aus Las Vegas stammen. Außerdem ist er ein erfolgreicher Maler. Seine Zeichnungen wurden unter anderem in der Little Bird Gallery in Los Angeles ausgestellt. Außerdem schrieb und illustrierte er das Buch Rumple Buttercup: A story of bananas, belonging and being yourself welches
2019 Platz #1 auf der New York Times Bestsellerliste war. Im September 2023 erschien sein zweites Buch The Little Kid With the Big Green Hand.
