Матвей Петрович числится в боярских книгах стольником с 1686 года. С сентября 1691 года по 1693 год был товарищем воеводы в Иркутске у своего родного брата, князя Ивана Петровича Гагарина.
Нерчинский воевода
С 1693 года по 1695 год Матвей Петрович — воевода в Нерчинске. В 1695 году отозван из Нерчинска. В 1696 году вышел царский указ о сборе сведений у поморских купцов, торгующих в Сибири, об уплате ими таможенных пошлин с 1692 года по 1695 год. В это время воеводами воеводой в Якутске также был князь Иван Михайлович Гагарин. Вероятно, в Москве имелись сведения о злоупотреблениях воевод Гагариных. С 1693 года по 1762 год торговля с Китаем осуществлялась казёнными караванами. Свои товары могли перевозить в караване только те, кто попал в штат каравана. От торговцев требовалось сообщить: были ли в караванах родственники и знакомые воевод. Вероятно, Матвей Петрович, нелегально торговал с Китаем, не уплачивая пошлин. В 1700 году против него было возбуждено дело о неуплате комиссионных торговцу за покупку драгоценных камней в Китае.
Гидростроитель
В 1701 году Пётр I поручил Гагарину надзор за строительством шлюзов. Расследование деятельности Гагарина в Нерчинске продолжалось. Новому воеводе Ю. Б. Бибикову было поручено провести сыск о недоборе ясака нерчинскими воеводами Матвеем Гагариным и Иваном Николаевым (был воеводой с 1699 года).
Гагарин руководил работами по соединению Волги и Дона, и в Вышнем Волочке (Вышневолоцкая водная система). Помощником строительства в Вышнем Волочке Гагарину был назначен его брат Василий.
Матвей Петрович руководил строительством шлюзов до 1707 года. Было построено 24 шлюза. Гагарин становится приближённым Петра I.
Сибирский приказ
В 1706 году Матвей Петрович был назначен «начальным человеком» Сибирского приказа.
Комендант Москвы
В мае 1707 года Гагарин назначается московским комендантом, ведёт работы по укреплению Кремля и Китай-города. В 1708 — 1709 году размещает шведских военнопленных, отвечает за приём пленных на русскую службу.
В 1708—1709 годах Гагарин наблюдал за изготовлением гравюр для книг.
Гагарин становится одним из богатейших людей России. В Белом городе Москвы итальянский мастер Д.- М. Фонтана построил для Гагарина четырёхэтажный дом в венецианском стиле с фасадом на Тверскую улицу. Свой дом Гагарин имел и Санкт-Петербурге. На украшение окладов икон в московском и петербургском домах Гагарин потратил по 130 тысяч рублей. Еду для гостей подавали на 50 серебряных приборах. Простой обед также состоял из 50 блюд.
С 1707 года при дворце Матвея Гагарина жил первый японец в России — Денбей.
Сибирский губернатор
После учреждения губерний в 1708 году Гагарин назначен губернатором Сибирской губернии. Из-за войны введение губерний задержалось. Официальное звание сибирского губернатора было присвоено Гагарину 6 марта 1711 года. В середине 1711 года Гагарин выехал в Сибирь.
При губернаторе возросли сборы налогов, набирались рекруты, развивались дипломатические отношения с восточными странами.
Тобольск
В 1712 году Гагарин был в Москве, и в июне уехал в Тобольск. В Тобольске Гагарин построил каменный кремль. В 1714 году в Тобольске были заложены Дмитровские ворота кремля. Через год началось строительство каменных стен и башен Малого города. Работой по возведению кремля руководил Семен Ремезов. На строительстве кремлевских стен работали пленные шведы. В Тобольске появились первые мостовые.
