O čtyři roky později zlatou medaili obhájil, což se mezi všestrannými atlety povedlo už jen Britovi Daleymu Thompsonovi v letech 1980 a 1984. Mathias při svém prvním olympijském triumfu absolvoval teprve třetí desetiboj v životě. V Helsinkách pak ozdobil své další velké vítězství světovým rekordem 7887 bodů. Sportovního univerzála draftoval tým amerického fotbalu Washington Redskins, ale Mathias v NFL nikdy nenastoupil. Po sportovní kariéře se začal věnovat politice a strávil čtyři funkční období v Kongresu, kde zastupoval Kalifornii. Posléze řídil olympijské tréninkové centrum v Colorado Springs.