Бывший литовский баскетболист подписал двухлетний контракт с "Армани Джинс Милано" 1 июля 2009 года. 8 февраля 2012 года он подписал контракт до конца сезона с "Каунас Балтас". 24 апреля 2012 года подписал однолетний контракт с возможностью продления еще на один сезон с "Сиеной Монтепаски". 24 июля 2012 года подписал однолетний контракт с афинским "Панатинаикосом".
26 июля 2014 года подписал двухлетний контракт с мадридским "Реалом". В начале марта 2018 года был отпущен "Реалом". 10 августа 2018 года подписал однолетний контракт с греческим клубом АЕК Афины. В начале июля 2019 года его контракт был продлен на один сезон, а в начале августа 2020 года он продлил контракт с "Афинами" до конца сезона 2021 года. В начале июня 2021 года, завоевав бронзовую медаль чемпионата Греции, покинул Афины.
Имя Йонаса Мачюлиса созвучно с именем одного из самых известных литовских поэтов XX века Йонаса Мачюлиса-Майрониса, поэтому в команде и среди болельщиков его иногда прозвали "Майронис".
9 сентября 2021 года Мачюлис объявил об уходе из афинского АЕКа и стал консультантом клуба "Невежис Кедайняй". 10 июня 2022 года он стал спортивным директором клуба.