Kanonik zagrebački Stjepan Ilijašević bio mu je ujak, pa je Matiju, koji je prve škole učio u Brodu i Požegi, primio u svoju kanoničku kuriju i slao u školu. Stupio je u sjemenište, a biskup Haulik šalje ga kao nadarenog učenika u bečki Pazmaneum i Prag. Nakon što je završio studije teologije, povijesti i zemljopisa u Beču i Pragu, vratio se u Zagreb u doba buđenja nacionalne svijesti pod utjecajem ilirskog pokreta i Gajevih novina Danice ilirske. Tada se pokazala potreba da se u nastavi, umjesto njemačkog, uvede materinji jezik. Mesić je imenovan profesorom povijesti i ravnateljem tadašnje Pravoslovne akademije, gdje se i sam zauzimao da materinji jezik bude i nastavni jezik. U tom je smislu pisao znanstvene radove, prevodio neke od prvih školskih priručnika na hrvatskome jeziku te redigirao povijesnu dokumentacijsku građu.
Napravio je kritičko izdanje Poljičkog statuta i Acte croaticeIvana Kukuljevića, sredio Krčelićevu korespondenciju i spise Stanka Vraza. Nakon sloma apsolutizma i vraćanja Ustava godine 1860. hrvatski je Sabor pristupio osnivanju Svečilišta. Uz glavnog pobornika Josipa Jurja Strossmayera i Matija Mesić je mnogo pridonio tom osnivanju. Izabran je za prvog rektora Sveučilišta, koje je svečano otvoreno potkraj listopada 1874. govorom bana Ivana Mažuranića. Uz pedagoški rad Matija Mesić i dalje se bavio znanstvenim proučavanjem hrvatske povijesti. Prvi je obradio cijela poglavlja i epohe, sistematizirajući tako golemu građu. Njegov je doprinos hrvatskoj povijesnoj znanosti neprocjenjiv, jer se upravo Mesićevom zaslugom sačuvalo mnoštvo dokumenata iz naše starije povijesti. Za Akademijin Rad napisao je niz rasprava: O banovanju Petra Berislavića, O plemenu Berislavića, U slavu tisućgodišnjice krunidbe kralja Dmitra Zvonimira...
No, njegovim se glavnim djelom smatra Život Nikole Zrinskog, nastao 1866. godine, dotad najopsežniji i najkritičnije obrađen životopis u hrvatskoj povijesnoj literaturi. Mesićev život i rad opisao je i ocijenio njegov najbolji učenik Tadija Smičiklas, koji ga je i naslijedio na Sveučilištu kao profesor hrvatske povijesti.