Kontraktet börjar gälla nästa sommar och 25-åringen blir därmed kvar i Toronto Maple Leafs till och med säsongen 2027-28.
"Jag är lyckligt lottad som får fortsätta den här resan som en Maple Leaf framför hockeyns bästa supportrar! Jag kommer att ge allt för att ta oss upp på toppen", skriver Matthews på X, tidigare Twitter.
Amerikanen debuterade i Toronto 2017 och svarade för 44 mål redan första säsongen. Matthews svarade den senaste säsongen för 85 poäng (40+45).
Den svenske lagkamraten William Nylander har liksom Matthews ett år kvar på sitt kontrakt, men något nytt har ännu inte skrivits. Det bekymrar inte 27-åringen.
– Jag förstår inte varför det är sån brådska, jag har ett år kvar. Det finns ingen annanstans jag vill spela, jag vill stanna i Toronto så länge jag kan, säger Nylander enligt nhl.com.
Nylander kom till Maple Leafs 2015. Den senaste säsongen svarade forwarden för 97 poäng (44+53).