Мирей Матье родилась 22 июля 1946 года в Авиньоне во Франции в многодетной семье. Она была старшей из 14 детей в семье каменщика Роже и домохозяйки Марсель Матье.

Мирей начала петь в раннем детстве. Это заметила бабушка, научившая ее нотной грамоте. Огромное влияние на творческую манеру Матье и ее музыкальные вкусы оказали записи Эдит Пиаф.

После окончания школы Матье стала работать на картонажной фабрике, но петь не прекратила, создав фабричный хор и выступая в нем солисткой.

В 1962 году Мирей дебютировала на песенном конкурсе Авиньона "В моем квартале поют", где заняла второе место. В 1965 году после победы на этом конкурсе она получила приглашение выступить в телепередаче "Теле-Диманш" в Париже. После успешного выступления на телевидении с певицей начал работать известный импресарио Джонни Старк.

Затем состоялось ее выступление во всемирно известном парижском концертном зале "Олимпия".

В 1966 году во время гастролей в США выступления певицы посмотрели 50 миллионов зрителей. Ее первый сингл C'est ton nom и хит Mon credo разошлись миллионными тиражами. В этом же году состоялись первые гастроли певицы в Восточном Берлине в известном музыкальном театре-варьете Фридрихштадтпалас.

В 1967 году состоялись ее первые концерты в Германии, где она исполнила хиты Un home et tune femme, La derniere valse, Sometimes.

В 1970 году Мирей Матье совершила свое первое мировое турне, посетив Канаду, страны Скандинавии, Италию и Германию. Она выступала с новыми песнями, такими, как An einem Sonntag in Avignon, Es geht mir gut, merci Cheri.

С тех пор Мирей Матье выступает в разных странах мира, ее называют "послом французской песни". На счету певицы множество альбомов, по всему миру продано более 100 миллионов пластинок. Ее репертуар состоит из более тысячи песен на разных языках, в том числе русском. Мирей была первым западным исполнителем, давшим концерты в Китае.

Певица выступала со многими знаменитостями – шансонье Шарлем Азнавуром, певцом и актером Нилом Даймондом, группой ABBA. В 1984 году в Мексике она пела с Пласидо Доминго.

Мирей Матье записано множество альбомов. Среди последних ее дисков – "Мирей Матье: Рождество" (2015) и "Мирей Матье поет Эннио Мориконе"(2016).

В 2019 году она презентовала двойной диск "Мирей Матье. Кино". В декабре 2020 года Матье выпустила цифровую версию своего первого альбома с песнями, не издававшимися во Франции.

С 1967 года певица выступала в СССР. Впоследствии она неоднократно выступала в России. 9 мая 2005 года Мирей Матье участвовала в концерте на Красной площади в Москве, посвященном 60-летию Победы. В 2010 году она отпраздновала 45-летие своей творческой деятельности на сцене Государственного Кремлевского дворца.

С 2009 года ежегодно в сентябре певица выступает на Красной площади в рамках военно-музыкального фестиваля "Спасская башня", организаторы которого называют ее своим талисманом. На фестивале Матье исполняет как песни из собственного репертуара, так и композиции на русском языке, в том числе "Очи черные", "Подмосковные вечера", "Не уезжай ты, мой голубчик", а также гимн России.

В 2020 году она планировала дать концерты в Москве и Санкт-Петербурге, но из-за пандемии коронавируса они были отменены.

В 1978 году Мирей Матье была избрана прототипом бюста Марианны – национального символа Французской Республики.

В 1999 году певица удостоена звания кавалера ордена Почетного легиона. В 2011 году ей присвоено звание офицера Почетного легиона.

В 2010 году Мирей Матье награждена российским орденом Дружбы. В этом же году она была отмечена ведомственной медалью Следственного комитета при прокуратуре России "За доблесть и отвагу".

Награждена немецким орденом "За заслуги перед ФРГ" (1984). Певица является четырежды лауреатом немецкой премии "Бэмби" (1972, 1973, 1974, 1987). В 1996 году она была удостоена премии "Донна Рома" в Риме.