Mathisen er professor i samfunnsøkonomi ved Handelshøgskolen Nord universitet (HHN). Han har doktorgrad fra Handelshøgskolen i Bodø og har tidligere arbeidet som oppdragsforsker først ved Sintef og senere ved Senter for Innovasjon og Bedriftsøkonomi (SIB) AS. Mathisen har vært gjesteforsker ved det tekniske universitetet i Delft (Nederland) og ved Universitetet i Genova (Italia). Han har vært prodekan for forskning og utvikling ved HHN siden 2017. 

Mathisen har mer enn 30 fagfellevurderte publikasjoner i både nasjonale og internasjonale tidsskrifter og antologier. 

Forskningen omhandler anvendelse av mikroøkonomisk teori for analyse av ulike samfunnsutfordringer. Herunder er temaene konkurranse, kostnadsanalyse, markedsregulering og samfunnsøkonomiske vurderinger av spesiell interesse. Han har hovedsakelig studert problemstillinger knyttet til transport, men har også forsket på utdanning og helse.