Après quelques brèves apparitions dans des films à petit budget ainsi que dans un épisode intitulé Chinatown d'Entourage en 2005, Matt Dallas décroche le rôle-titre de la série Kyle XY : un succès inattendu sur ABC Family qui, au bout de la troisième saison, l'annule en mars 2009 au point de la création d'une nouvelle série.
Dans la même année, il rejoint le réalisateur Sam Brown pour le tournage d'un clip Goodbye My Lover pour le chanteur James Blunt, auprès de Mischa Barton avant de travailler dans la même occasion avec Melina Matsoukas, en 2008, pour la version la version commerciale Thinking of You de Katy Perry.
Il devient le petit ami d'une jeune étudiante, interprétée par Sarah Thompson, cherchant un boulot dans le film d'horreur Babysitter Wanted de Jonas Barnes et Michael Manasseri, sorti en 2008, et, l'année suivante, le romantique de Roxanne « Roxie » Torcoletti, rôle confié à Rebecca Romijn, dans les sept premiers épisodes des Mystères d'Eastwick.