Après avoir fait ses études dans le Winsconsin, Kerwin Mathews se dédie à l'enseignement dans un premier temps. Il décide par la suite de se consacrer au métier d'acteur : dès 1954, il trouve un rôle dans On ne joue pas avec le crime de Phil Karlson.
Son physique de jeune premier et sa carrure athlétique lui permettent de décrocher le rôle de Sinbad dans la superproduction de 1957 : Le Septième voyage de Sinbad. Avec des effets spéciaux signés Ray Harryhausen, le film est un grand succès commercial. A tel point que la même équipe est mobilisée pour Jack le tueur de géants (1962). Entretemps, l'acteur incarne Gulliver pour une adaptation du roman de Jonathan Swift : réalisé par Jack Sher, le film bénéficie une fois de plus des effets de Ray Harryhausen et de la musique de Bernard Hermann.
En 1963, Kerwin s'attaque cette fois-ci à Hubert Bonisseur de la Bath, plus connu sous l'alias OSS 117, pour OSS 117 se déchaîne réalisé par André Hunebelle. En pleine effervescence du phénomène James Bond, le film obtient assez de succès pour qu'une suite soit mise en chantier l'année suivante : Banco à Bangkok pour OSS 117.
Plus utilisé pour ses aptitudes physiques que pour un réel don d'acteur, Kerwin Mathews finit par interrompre sa carrière pour s'occuper d'un amagasin d'antiquité dans les années 70. Il s'éteint en juillet 2007, à l'âge de 81 ans, et laisse derrière lui l'image d'une naive incarnation du héros positif.
