Marta Mathéu se ha formado con Ana Luisa Chova, Montserrat Caballé, Elena Obraztsova y Wolfram Rieger. Ha cantado en algunos de los escenarios más destacados del mundo, incluyendo el Teatro Real de Madrid, el Gran Teatre del Liceu de Barcelona o la Philharmonie de París. Ha sido galardonada en el Concurso Tenor Viñas, por Juventudes Musicales de España y en los concursos internacionales Manuel Ausensi y Montserrat Caballé (Premio del Público).

En los últimos años, Marta Mathéu se ha consolidado como una de las voces líricas de referencia. Aborda con naturalidad y solvencia el repertorio de ópera, lied y oratorio. Su creciente presencia en los escenarios operísticos la ha llevado a encarnar personajes tan diversos como Berta (Il barbiere di Siviglia, Menorca, 2021) y Norma (Liceu, 2022), entre otros. Es la primera cantante española que ha interpretado Norma en el Liceu en los últimos 20 años y se ha convertido, junto a Caballé, en la única artista catalana que lo ha hecho.

En el ámbito sinfónico y del oratorio ha actuado con directores como Gustavo Dudamel o Víctor Pablo Pérez. Como intérprete de música española, ha sido premiada su grabación en el papel protagonista (Francina) de Cançó d’amor i de guerra, de Rafael Martínez Valls, la primera completa desde la que protagonizó Montserrat Caballé en 1974.

Mathéu ha realizado numerosas grabaciones y es profesora de canto en el Conservatori del Liceu desde 2014.