Mathieu Demy est né le 15 octobre 1972 à Paris, il est le fils des cinéastes Jacques Demy et Agnès Varda. Il joue son premier vrai rôle dans un film réalisé par sa mère, et a d’ailleurs débuté très jeune dans les films de cette dernière.
Il tourne dans
A La Belle étoile de Antoine Desrosières en 1993, et en 1994 il tourne à nouveau avec Agnès Varda pour
Les Cent Et Une Nuits.
En 1999, il est à l’affiche de
Mes Amis, il retrouve Antoine Desrosières pour
Banqueroute la même année, en 2000 il joue dans
La Chambre Obscure et dans
Les Marchands De Sable de Pierre Salvadori, puis il tourne en 2001 dans
Quand On Sera Grand de Renaud Cohen et dans
Dieu Est Grand, Je Suis Toute Petite de Pascale Bailly, aux côtés de Audrey Tautou, Edouard Baer et Mathilde Seigner. Toujours en 2001, il tourne dans
Mister V de Emilie Deleuze.
Il retrouve Benoît Cohen pour
Nos Enfants Cheris en 2003, où il joue avec Romane Bohringer et Julien Boisselier, puis aussi en 2006 avec
Qui M'Aime Me Suive avec à nouveau Romane Bohringer mais aussi Julie Depardieu. Il apparaît également dans
Quelques Jours En Septembre avec Juliette Binoche.
En 2007, dans
Le Temps D'Un Regard, film porté sur l'errance le temps d'une nuit à Paris, il devient Antoine, un jeune qui décide subitement de quitter son travail. La même année, il est à l'affiche du film fantastique
Fissures, aux côtés d'Emilie Dequenne et Ludmila Mikaël.
En 2009, il retrouve Emilie Dequenne pour le film
La Fille Du Rer, un drame signé André Téchiné.
