Marta Mathéu s’ha format amb Ana Luisa Chova, Montserrat Caballé, Elena Obraztsova i Wolfram Rieger. Ha cantat en alguns dels escenaris més destacats del món, incloent-hi el Teatro Real de Madrid, el Gran Teatre del Liceu de Barcelona o la Philharmonie de París. Ha estat guardonada al Concurs Tenor Viñas, per Joventuts Musicals d’Espanya i als concursos internacionals Manuel Ausensi i Montserrat Caballé (Premi del Públic).
Marta Mathéu s’ha situat en els darrers anys com una de les veus líriques de referència. Aborda amb naturalitat i solvència el repertori d’òpera, lied i oratori. La seva creixent presència als escenaris operístics l’ha portat a encarnar personatges tan diversos com Berta (Il barbiere di Siviglia, Menorca, 2021) i Norma (Liceu, 2022), entre altres. És la primera cantant espanyola que ha interpretat Norma al Liceu en els darrers vint anys i s’ha convertit, juntament amb Caballé, en l’única artista catalana que ho ha fet.
En l’àmbit simfònic i de l’oratori ha actuat amb directors com Gustavo Dudamel o Víctor Pablo Pérez. Com a intèrpret de música espanyola, ha estat premiada la seva gravació en el paper protagonista (Francina) de Cançó d’amor i de guerra, de Rafael Martínez Valls, la primera completa des de la qual va protagonitzar Montserrat Caballé l’any 1974.
Mathéu ha realitzat nombroses gravacions i és professora de cant al Conservatori del Liceu des del 2014.
