Il succède à son frère Thiébaut Ier en 1220, et doit immédiatement constituer un douaire, avec la ville de Nancy, pour sa belle-sœur Gertrude de Dagsbourg, qui se remarie avec le comte de ChampagneThibaut IV. Il doit en outre se reconnaître vassal du comte de Champagne pour la ville de Neufchâteau. Thibaut IV avait espéré par son mariage mettre la main sur le comté de Metz, mais échoua et ne tarda pas à répudier Gertrude. Celle-ci n'eut pas d'enfants d'un troisième mariage, et Nancy reviendra au duché à sa mort en 1225.
C'est sous la bannière de Mathieu que combattent Thibaud IV comte de Champagne, Ferrand comte de Flandre, Conrad sire de Risse et de Pierrepont, Thierry comte de Montbéliard et Jean comte de Chalon, dans une guerre qui se déroule en Champagne et en Bourgogne en 1229 ; ils se sont alliés à Thibaud IV, en conflit avec une coalition de barons qui lui font grief d'avoir soutenu avec les armes, Blanche de Castille en quand elle s'est emparé du château de Bellême (ce château appartenait à Pierre Mauclerc). Les barons sont alliés à Henri II de Bar, Hugues duc de Bourgogne, Guignes comte de Forez et de Nevers ; le chef de cette coalition est Philippe Hurepel, comte de Boulogne et fils de Philippe-Auguste. Mathieu et ses alliés sont vite rejoints par le comte de Grandpré, le comte de Rethel et l'évêque de Metz.
En janvier 1230, Henri II de Bar, aidé d'Hugues II de Vaudémont et de Ferry comte de Toul, pénètre en Lorraine, ravage soixante-dix villages et prend le château de Pierrepont. Mathieu détruit le pont de Mousson et sa forteresse, ravage une partie du comté de Vaudémont et bat le comte de Toul à Charmes et à Fougerolles. Cette guerre est entrecoupée par plusieurs trêves à la demande de Louis IX. Les combats cessent au début du mois de et un traité de paix est signé entre Henri et Mathieu,en présence du roi, le (Traité de Melun).
Durant ce conflit, Mathieu dut faire face à l'agitation de certains seigneurs lorrains, comme le comte de Lunéville, discrètement soutenu par le comte de Bar. Une victoire, suivi d'un échange de terres[1], permit le rattachement de Lunéville au duché.
Comme ses prédécesseurs, le duc Mathieu a eu maille à partir avec les établissements religieux dont il était l'avoué. Les chanoines de Saint-Dié lui reprochent de s'emparer de l'héritage des clercs de leur chapitre ; ce conflit dure de 1228 à 1232, et ne cesse définitivement qu'après l'échange de terres avec le comte de Lunéville, en .
De 1229 à 1232 du fait de la guerre de Champagne, Mathieu a levé des troupes sur le territoire des abbesses de Remiremont ; il a de plus levé des impôts supplémentaires sur les terres qu'il possède en indivis avec ces mêmes abbesses, ce qu'elles condamnent. Ce conflit se règle par l’intermédiaire de son frère évêque de Metz, avec une contrepartie financière importante.
Le comte Henri II de Bar étant mort en 1240, Mathieu tente de reprendre les châteaux perdus sur son jeune fils, Thiébaut II de Bar, mais la paix est signée en 1245, et dure plusieurs décennies. La même année l'empereur Frédéric II est excommunié, et Mathieu commence à prendre des distances, avant de se rallier au papeInnocent IV en 1247.
Malade en (son dernier acte officiel date du ), il meurt probablement le d'après le nécrologe de l'abbaye de Beaupré, après avoir négocié le mariage de son fils avec la fille du comte de Champagne.
↑En juin 1234, il échange les avoueries d'Étival, de Moyenmoutier, de Saint-Dié, et le château de Spitzemberg contre le château et les terres de Lunéville, de Gerbéviller et de Valfroicourt.
↑Georges Boulangé, « Recherches sur les sépultures des premiers ducs de la Maison de Lorraine dans l'abbaye de Sturzelbronn », L'Austrasie, (lire en ligne).
↑il n'existe pas de source primaire identifiée concernant sa filiation et son mariage lire en ligne.
