Matt DiBenedetto se interesó por el automovilismo cuando tenía ocho años. Su padre, que había sido piloto en los años 70 y 80, vio que prefería ver automovilismo a béisbol por la televisión, de modo que le regaló un kart. Después de ganar competiciones de karts corrió en Late Models de ARCA. Sin embargo, en 2008 la familia DiBenedetto tuvo que vender todo el equipamiento por problemas financieros. No obstante, corrió de nuevo en los Late Models en el programa de desarrollo llamado Fat Head Racing Driver Development Program junto a Bubba Wallace, Brennnan Poole y el dueño del programa Jamie Yelton. Sus actuaciones llamaron la atención de Joe Gibbs Racing, que lo fichó para la NASCAR Camping World East Series con ellos.

En 2009 corrió una carrera de las Nationwide Series para Joe Gibbs Racing, en Memphis, donde fue 14º. Al año siguiente corrió seis carreras, en las que acabó en el top-10 en dos de ellas.

En 2019 volvió a correr una carrera de las Xfinity Series para JGR, en Road America. Fue el piloto con más vueltas lideradas pero, cuando iba segundo, se salió de pista en la última curva de la última vuelta, acabando 27º.

Después de correr las Camping World Series East en 2011 y no poder hacerlo en 2012 ante la falta de presupuesto, DiBenedetto fue contratado entre 2012 y 2013 por The Motorsports Group y Vision Racing para participar en la NASCAR Nationwide Series, praticando el start and park, que consiste en dar unas pocas vueltas en la carrera, para luego retirarse de la misma para recibir el dinero conseguido por clasificar al evento. En 2014, DiBenedetto compitió para The Motorsport Group en 29 carreras. En 12 de ellas, fue empleado para start and park, mientras que en 17, no hizo esa práctica, donde acumuló cuatro top 20. Además, sustituyó a Jeffrey Earnhardt en JD Motorsports en dos carreras, ya que había sufrido una accidente de moto.^[2]​ Sin embargo, el cambio de piloto fue en la mitad de ambas carreras, y los puntos obtenidos fueron para Earnhardt.

Para 2016 alternó correr en TriStar Motorsports y MBM Motorsports, practicando start and park en la mayoría de la temporada. Sólo completó dos carreras, logrando un 11° puesto como mejor resultado.

En 2015 se unió a BK Racing para correr a tiempo parcial en la NASCAR Cup Series, compartiendo coche con el piloto de la NASCAR Truck Series Johnny Sauter. Sin embargo, tras las 500 Millas de Dayotna, Sauter decidió que no correría más carreras en las Cup Series, de modo que Di Benedetto corrió todas las carreras restantes y luchó por ser el Novato del Año, aunque ese premió fue para Brett Moffitt. Fue 35º, con sólo una llegada entre los veinte primeros. Además, no pudo clasificarse para las dos primeras carreras, en Atlanta Motor Speedway y Las Vegas Motor Speedway.

En 2016 disputó todas las carreras, a excepción de la de Texas, debido a que el día anterior había sufrido una contusión por causa de un fuerte accidente en la carrera de la NASCAR Xfinity Series,^[3]​ entre los tres coches distintos de BK Racing. Esa temporada consiguió su primer top-10 en Bristol con un sexto puesto. Volvió a ser 35º en el campeonato, pero con tres carreras en el top-20 (incluido ese top-10 en Bristol).

El 8 de diciembre de 2016 anunciaba que dejaba de correr para BK Racing,^[4]​ y dos días después anunció que se unía a Go Fas Racing.^[5]​

En su primera carrera en Go Fas Racing, en las 500 Millas de Daytona de 2017, consiguió su segundo top-10 al acabar noveno, y el primero del equipo. Logró acabar en el top-10 en otra carrera ese año, en Indianapolis Motor Speedway, donde fue octavo. Ese año acabó 32º en la general, con, además de esos dos top-10, otros tres top-20.

Al año siguiente mejoró hasta la 29ª posición en la clasificación final. Esa temporada consiguió 6 top-20, incluido un too-10 en la segunda carrera de Daytona, donde fue séptimo. El 7 de septiembre de 2018 DiBenedetto anunció que no volvería a correr para Go Fas Racing. El 10 de octubre se anunció que fichaba por Leavine Family Racing,^[6]​ después de que este equipo no pudiese renovar a Kasey Kahne y el pre-acuerdo con Daniel Hemric no llegase a buen puerto. Se trataba de un contrato de un año de extensión con posibilidad de ampliación.

El año comenzó de manera impresionante: siendo el piloto que más vueltas lideró de las 500 Millas de Daytona. Sin embargo, estuvo involucrado en el Big One, de modo que tuvo que abandonar. En Sonoma, donde llevó un vinilaje en el coche en honor a Darrell Waltrip, que ese día se retiraba de la narración de carreras. Con una estrategia de paradas distinta al del resto de pilotos consiguió su primer top-5 en la NASCAR Cup Series, con un cuarto puesto.

El 15 de agosto de 2019 DiBenedetto informó de que el equipo no le renovaría. Dos días después hizo la mejor carrera de su vida, en el Bristol Motor Speedway. Lideró 93 vueltas, pero un golpe con Ryan Newman le hizo perder velocidad tras verse afectada la aerodinámica del coche, de modo que Denny Hamlin le adelantó cuando tan sólo quedaban 11 vueltas. Ese día consiguió el mejor puesto de llegada de su carrera en las Cup Series, un segundo.

Después, el 10 de septiembre se anunció que DiBenedetto correría en 2020 para el equipo Wood Brothers Racing, sustituyendo a Paul Menard, que dejaba de correr a tiempo completo.^[7]​ Finalmente, DiBenedetto fue 22º con 3 top-5 y 7 top-10.

El año empezó bien para DiBendetto, porque si bien en Daytona fue más discreto que el año pasado, en Las Vegas fue segundo. Así, se anotaba otro top-5, pero se le resistía la victoria. A lo largo de la temporada regular estuvo en posición de entrar en los playoffs, pero sus opciones se complicaron tras las carreras de Dover, en las que fue 20º y 17º, mientras que sus rivales por entrar en los playoffs, William Byron y Jimmie Johnson, anotaron top-5 y top-10. Sin embargo, en la carrera definitiva en Daytona, DiBenedetto certificó su primera participación en los playoffs de la NASCAR Cup Series.

Sin embargo, su paso por los playoffs no fue muy duradero, pues cayó eliminado en la primera ronda. A la semana siguiente de ser eliminado fue segundo en la otra carrera celebrada en Las Vegas Motor Speedway. La semana siguiente acabó segundo de nuevo en Talladega Superspeedway, pero, al haber forzado William Byron a cruzar la doble línea amarilla del interior de la trazada, fue relegado a la última posición de entre los que estaban en la vuelta del líder (en realidad a la penúltima, pues Chris Buescher, que también fue sancionado por una acción similar, ocupó la última plaza). Acabó el año con tres top-10 seguidos, acabando 13º en la clasificación general final, el mejor resultado de su carrera en la NASCAR Cup Series.

DiBenedetto nació en Nevada City, California, pero creció en otra localidad del mismo Estado, Grass Valley. Es hijo de Tony y Sandy DiBenedetto, y tiene tres hermanos: Austin, miembro del Ejército de Estados Unidos, Katie y Kelley.

DiBenedetto se casó con su amiga de la infancia Taylor Carswell, y viven en Hickory, Carolina del Norte.