Après une formation d'ingénieur en génie électrique à l'Institut national des sciences appliquées (INSA) de Lyon achevée en 2011, Mathilde Mathieu a travaillé dans le domaine de l'énergie au sein d’Areva. En 2012, elle a choisi de compléter sa formation par un Mastère spécialisé en politiques publiques et stratégie pour l'environnement à AgroParisTech-ENGREF. Mathilde Mathieu a également étudié un an en Italie au Politecnico di Torino (2008) et six mois en Argentine à l'Instituto Tecnologico de Buenos Aires (2009).
Mathilde Mathieu a rejoint le pôle Climat de l’Iddri en 2013 pour réaliser sa mission professionnelle dans le cadre du Mastère spécialisé. Durant cette mission, elle a mené une analyse comparative des scénarios nationaux de transition énergétique et travaille actuellement sur les problématiques de politiques énergétiques et climatiques européennes.
