נולד ב-12 במאי 1908 בעיר וסילקוב באוקראינה. בשנת 1923 עלתה משפחתו לארץ ישראל והתיישבה בתל-אביב. למד בבית ספר למלאכה 'שערי תורה' בנווה שלום בתל-אביב. כבר בצעירותו גיבש השקפת עולם סוציאליסטית ונמנה עם מייסדי תנועת 'הנוער העובד'. ביוזמתו הקימה התנועה חדרי מלאכה להכשרה מקצועית של נוער עובד, שנקראו 'חדרי המלאכה ע"ש מקס פיין'. בתל-אביב הפך חדר המלאכה לבית הספר המקצועי הראשון, שלימים צמח לרשת בתי ספר המקצועיים 'עמל' של ההסתדרות הכללית.
בשנים 1933-1931 למד בדסאו
ובברלין בבית הספר הגבוה לאדריכלות 'באוהאוס', בהנהלתו של מיס ון דר רוהה. בשנת 1934 למד בבית הספר לאמנות בווינה. בשנים 1936-1934 עבד במשרדו של האדריכל יוסף נויפלד בתל-אביב. בשנת 1937 פתח משרד עצמאי ותכנן מבני ציבור בקיבוצים נען, רמת הכובש, ואשדות יעקב.
עוד לפני לימודי האדריכלות, בשנת 1928, תיכנן
מגדל שמירה מעץ במחנה
'הנוער העובד' בהר הכרמל. בשנת 1934 תכנן מגדל מורכב יותר, אשר הרשים את
ידידו שלמה גור, ואשר שימש השראה למגדלי 'חומה ומגדל', שגם בתכנונם היה שותף.
בשנים 1939-1937 עבד במחלקה הטכנית של ה'הגנה', בהכנות להקמת ישובי 'חומה ומגדל', בהקמת מגדלי שמירה, במיפוי שטחים ובסימון גדרות. בשנים 1941-1938 תכנן גם מבנים אזרחיים: בית קרייתי ברחוב רופין בתל-אביב (1938), בית קרייתי בשדרות רוטשילד בתל-אביב (1940) ואת בתי 'הנוער העובד' בתל-אביב ובירושלים. בשנים 1943-1941 היה מנהל מחלקת המפות במטה הפלמ"ח ושימש כעוזרו של יוחנן רטנר.
בשנים 1973-1943 שימש כאדריכל הראשי במחלקה הטכנית של 'הקיבוץ הארצי', החל מיום היווסדה. במסגרת
תפקידו ערך והכין תכניות אב עבור כששים קיבוצים, מתוכם כעשרים קיבוצים חדשים. הוא פיתח את ענף תכנון המבנים עבור ישובים קיבוציים מתוך התחשבות בצרכים של חיי הקיבוץ ובמשאביו. הוא תכנן מבנים מכל הסוגים: חדרי אוכל, בתי תרבות, מוסדות חינוך, בתי ילדים, בתי
מגורים, אולמות ספורט ומבני משק שונים. המבנים שתכנן נמצאים בקיבוצי התנועה: עין המפרץ, מזרע, מרחביה, דליה, יד מרדכי, חצור ורבים נוספים. בתחילת דרכו היו המבנים שתכנן במסורת 'הסגנון הבינלאומי' והתאפיינו בצמצום, בפשטות ובפונקציונליזם (עקרונות שתאמו גם את האידיאלים הקיבוציים). בשנות ה-50 וה-60 התעדכן סגנונו בהשפעת הסגנון הברוטליסטי, שהפך לאופנתי באותה תקופה. עם זאת אדריכלות הבטון החשוף לבשה אצלו גוון מקומי ונעשתה תוך שימוש בחומרים מקומיים ונסיון להשתלב בנוף.
בשנים 1950-1948 הושאל חלקית למחלקת הבינוי של חיל האוויר. בשנים 1972-1950, במקביל לעבודתו בקיבוצים, תכנן מבנים נוספים: בקמפוס גבעת רם של האוניברסיטה העברית (אמפיתיאטרון, אולם ספורט, בריכת שחיה), במדרשת שדה בוקר (בית מדרש למורים, שיכון לסטודנטים, שיכון מגורים), באזור ים המלח (מוזיאון 'בית היוצר' ואכסנית נוער בנווה זוהר, מרחצאות עין בוקק, מרכזיית טלפונים), בגבעת חביבה (ספריה), בתל-אביב (סמינר הקיבוצים, 'משכן ברנר וחבריו', בית 'הקיבוץ הארצי') ועוד.
בשנים 1968-1967 הושאל לעירית תל-אביב כיועץ לאדריכלות. בשנת 1973 פרש מתפקידו במחלקה הטכנית ב'קיבוץ הארצי' והמשיך לתכנן מבנים בעיקר בתנועה הקיבוצית. בין השאר תכנן חדר אוכל בעין דור, מועדון בנגבה, בית ספר מקצועי במזרע ועוד. יחד עם בנו האדריכל יוסי מסטצ'קין תכנן את בית ההארחה ע"ש בן-גוריון במדרשת שדה בוקר ואת מרכז התרבות בקיבוץ עין גדי.
במהלך השנים היה פעל באגודת האינג'ינרים והארכיטקטים בישראל, ובשנים 1963-1959 כיהן כיו"ר האגודה. בשנת 1980 היה הראשון שקיבל את אות 'יקיר ציבור האדריכלים' מטעם האגודה.
בשנת2001 קיבל תעודת הוקרה מטעם עמותת האדריכלים בישראל על מפעל חייו.
בספר 'לבנות ולהיבנות בה: ספר שמואל מסטצ'קין' כותבים העורכים מוקי צור ויובל דניאלי: 'מסטצ'קין ביקש לברוא ארכיטקטורה הומניסטית שבמרכזה עומד האדם, לא ארכיטקטורה הבונה את מגדל בבל ונכנעת לפולחני שווא, אלא כזו הבונה בתים שיכבדו את האנשים החיים בהם, הקשובים לצורכיהם... שמואל מסטצ'קין היה אדריכל מחויב,
מעורב, מאמין בצמיחתה של אדריכלות המהווה חלק מתיקון חברתי, מבניין
הארץ. לכן קשר עצמו עם הקיבוץ ועם מפעלי חינוך ותרבות. יצירתו פותחת לנו פתח להבנת תופעות עומק בבניין ישראל ובארכיטקטורה של הקיבוץ. דרך יצירתו ניתן להשקיף על המקורות ועל החלומות של הקיבוץ ושל המודרניזם בישראל.'