Mathieu Amalric, per professione, come tutti gli attori, mente o è costretto a mentire. Mente anche quando dichiara ufficialmente "I don't want to be a star!". Mathieu Amalric, infatti, e lui lo dovrebbe sapere bene, è già una star, e non solo del cinema francese.
Figlio dei giornalisti Nicole Zand, critico letterario a "Le Monde", e di Jacques Amalric, editorialista per "Libération" e ancora per "Le Monde", Mathieu cresce a Neuilly-sur-Seine. Il padre è francese, la madre una polacca ebrea nativa dello stesso villaggio in cui era cresciuto il regista francese Roman Polanski.
Descritto come l' "Antoine Doinel degli anni Novanta", Mathieu Amalric evoca, dei personaggi di Truffaut, lo spirito da ragazzo selvaggio, anche fisicamente.

L'incontro con Desplechin
Promessa del cinema francese fin dal decennio precedente, gli anni '80, Amalric trova i ruoli congeniali al suo volto scavato, luminoso ma inquieto, soprattutto grazie ad Arnaud Desplechin, altro talento del giovane cinema francese. Recita per lui in La sentinelle(1992),Comment je me suis disputé... (ma vie sexuelle)(1996), per il quale, interpretando un accademico rigoroso che non riesce a fondere l'amore con la carriera, vince, l'anno successivo, il Premio César - l'Oscar francese - proprio come attore più promettente. Il suo Paul Dedalus è personaggio complesso e sfaccettato, a cui Amalric infonde linfa vitale grazie al suo sguardo intenso e alla sua fisicità espressiva.
Il suo talento non passa inosservato: nel 1998 è la volta di Alice e Martin di André Techiné e, sempre nello stesso anno, per Olivier Assayas (Fin août, début septembre), interpreta anche uno scrittore dallo spirito volubile e sfuggente.
Nonostante i successi, Amalric è interessato anche al "dietro le quinte" di un set: si fa le ossa come aiuto regista, come montatore e come sceneggiatore prima di debuttare dietro la macchina da presa con il lungometraggio Mange ta soupe (1997), con una serie di corti e documentari a precederlo e anche a seguirlo. Nel 2005 torna al servizio di Desplechin in I re e la regina, con cui si guadagna un altro César, stavolta come miglior attore e basta. È la consacrazione ufficiale, a cui fa seguito la chiamata di Steven Spielberg: oltreoceano, è nel cast di Munich.

Tra scafandri e spogliarelliste
Sposato all'attrice Jeanne Balibar, da cui ha avuto due figli prima di divorziare, e professore alla scuola di cinema Femis di Parigi, Amalric raggiunge la notorietà internazionale nel 2007. Sembra tardi, ma il suo percorso ha già avuto i successi meritati. Il film che lo "lancia" è Lo scafandro e la farfalla di Julian Schnabel, che trionfa a Cannes.
La sua faccia da cattivo ragazzo, infine, ottiene ciò che merita: è il cattivo Dominic Greene nel ventiduesimo film della serie di James Bond, dal titolo originale Quantum of Solace. Ritorna dal suo amico-regista nonché scopritore Arnaud Desplechin nel film corale Racconto di Natale, melodramma d'autore dove recita al fianco di Catherine Deneuve. L'anno dopo lo troviamo nell'ultima pellicola del novantenne padre della Novelle Vague Alain Resnais, Gli amori folli, che vince il premio della giuria al Festival di Cannes. Amalric è anche uno dei primi attori ad essere scelti da Luc Besson per il suo ultimo lavoro Adèle e l'enigma del faraone, che rimase folgorato dalla sua interpretazione ne Lo scafandro e la farfalla, considerandolo uno degli ultimi superstiti della sua generazione. Tutti i premi che ha vinto finora, Mathieu li ha vinti come attore. Dopo circa una trentina di film decide perciò di passare dall'altra parte della macchina da presa, con Tournée, storia di un impresario, da lui interpretato, che porta una compagnia di spogliarelliste in giro per la Francia.
Dopo la presentazione di Pollo alle prugne della Satrapi alla Mostra di Venezia 2011, nel 2012 partecipa al Festival di Cannes presentando ben due film: Vous n'avez encore rien vu del maestro Alain Resnais, e il mistery Cosmopolis di David Cronenberg. Nel 2013 è protagonista del film di Polanski Venere in pelliccia, accanto alla moglie del regista Emmanuelle Seigner e lavora ancora una volta con Arnauld Desplechin nel suo primo film americano, Jimmy P., che racconta i drammatici danni psicologici sui reduci di guerra. Il regista francese lo rivorrà nei panni di Paul Dédalus, un uomo di fronte alle memorie della sua giovinezza nel film presentato a Cannes 2015 I miei giorni più belli.
Tra le più recenti interpretazioni di Amalric troviamo 7 uomini a mollo, L'ufficiale e la spia e The French Dispatch, mentre nel 2021 dirige il film Stringimi forte con Vicky Krieps.
Sarà poi diretto da Wes Anderson in The French Dispatch e da Nanni Moretti ne Il sol dell'avvenire.