Sean McMahon est né à Brisbane, et joue lors de son enfance au rugby à XIII, qui est le sport le plus populaire dans cette région[4].
Il passe au rugby à XV à l'adolescence lorsqu'il entre au Nudgee College(en)[4]. Il joue avec l'équipe de rugby de son établissement, avec qui il fait un parcours remarqué[5]. Il remporte avec son équipe le championnat lycéen régional à deux reprises, en 2010 et 2011, et représente la sélection scolaire du Queensland en 2010[5]. En 2011, il joue avec la sélection scolaire australienne(en)[5].
En 2011, alors qu'il est âgé de 17 ans et approche de la fin de sa scolarité, il envisage sérieusement d'arrêter le rugby pour s'engager dans l'armée australienne[6]. Juste avant d'entériner sa décision, il décide de participer au tournoi de rugby à sept de Noosa avec l'équipe de Newstar[6]. McMahon n'avait alors jamais joué à sept de sa vie[6]. Son équipe fait un parcours très inattendu lors du tournoi, en se hissant jusqu'en finale, où ils triomphent de la sélection australienne[6]. Parmi ses coéquipiers lors du tournoi, on retrouve le futur WallabySamu Kerevi, et les futurs internationaux à sept Pama Fou et Junior Rasolea(en)[4].
Repéré par ses performances à Noosa, il est sélectionné par Michael O'Connor pour faire partie de la sélection australienne à sept deux semaines plus tard[4],[7]. Retenu pour disputer la saison 2011-2012 des IRB Sevens World Series, il fait ses débuts en lors du tournoi de Gold Coast[6]. Toujours âgé de 17 ans, il devient alors le plus jeune joueur à représenter cette équipe[4].
Ayant laissé tomber son projet d'entrer dans l'armée, il obtient un contrat avec la sélection à sept, et en devient un membre régulier lors des trois saisons suivantes[2],[6]. Durant cette période, il joue dix tournois des Sevens Series[2]. Il est également retenu pour disputer la Coupe du monde 2013 en Russie, ainsi que les Jeux du Commonwealth en 2014[2],[8].
Parallèlement à sa carrière à sept, il continue de jouer au rugby à XV avec le club de GPS Rugby dans le Queensland Premier Rugby[9]. Il est finaliste de cette compétition en 2013[10].
Débuts avec les Rebels et les Wallabies (2014-2017)
À la fin de l'année 2013, Sean McMahon décide de s'éloigner de sa carrière à sept pour rejoindre le groupe élargi d'entraînement de la franchise des Melbourne Rebels pour la saison 2014 de Super Rugby[13],[14]. Il joue son premier match le contre les Cheetahs[15]. Lors de sa première saison, il joue sept matchs, dont six comme titulaire[1].
Après cette première saison en Super Rugby, il rejoint également les Melbourne Rising, pour disputer le National Rugby Championship (NRC) nouvellement créé[16]. Il effectue une série de bonnes performances avec son équipe, au point d'être élu meilleur joueur du championnat à la fin de la saison[17],[18].
En 2015, il s'impose comme un titulaire indiscutable au sein de la troisième ligne des Rebels[1],[23]. Il prolonge son contrat avec sa franchise jusqu'en 2017[24].
En sélection, bien qu'il soit présent dans le groupe, il ne dispute aucune rencontre du Rugby Championship 2015 que son équipe remporte[25]. Malgré cela, il est tout de même sélectionné pour participer à la Coupe du monde 2015 en Angleterre[26]. Il ne joue que deux matchs lors de la compétition, à l'occasion de la phase de poule. Il est titularisé face à l'Uruguay, match où il reçoit le titre d'homme du match, et le pays de Galles[3],[27]. Malgré ses bonnes performances, il ne parvient pas déloger les indiscutables Michael Hooper et David Pocock pour les phases finales du tournoi, que son équipe termine à une place de finaliste[28].
Après le mondial, il continue d'être un cadre des Rebels, et en est considéré comme l'un des meilleurs joueurs[29],[30].
Avec les Wallabies, il devient à partir de 2016 la première option au poste de troisième ligne centre[31],[32]. Malgré le fait qu'il soit devenu un cadre de l'équipe de Cheika, il met sa carrière internationale entre parenthèses lorsqu'il décide de poursuivre sa carrière au Japon[33],[34].
En 2019, il est prévu que McMahon s'engage avec la franchise japonaise des Sunwolves, évoluant en Super Rugby[38]. Néanmoins, il ne rejoint finalement cette équipe après une blessure au pied[39].
En , il profite d'un assouplissement des règles de sélection des Wallabies, pour faire son retour en sélection nationale[43]. Il joue son premier match depuis quatre ans à l'occasion de la dernière rencontre du Rugby Championship 2021 face à l'Argentine[44],[45].