Hij kreeg zijn eerste lessen van Nico Baltussen, gevolgd door de Jong Talent Klas van het Conservatorium van Amsterdam bij Jan Repko. Zijn opleiding zette hij voort aan Chetham’s School of Music in Manchester, het Royal College of Music in Londen met Itzhak Rashkovsky en de Hochschule für Musik in Berlijn bij Ulf Wallin. Hij was ook Artist in Residence met het Busch Trio aan de Koningin Elisabeth Kapel in Waterloo.

Hij heeft opgetreden in prestigieuze concertzalen zoals het Concertgebouw in Amsterdam en de Wigmore Hall Hall in Londen, en heeft een uitgebreide discografie opgebouwd. Samen met pianist Mathias Halvorsen arrangeert Mathieu opera's voor viool en piano. Hun bewerking van La Bohème kreeg lovende kritieken, en hun CD werd door BBC Music Magazine uitgeroepen tot Chamber Music Choice of the Month.

Mathieu is sinds 2021 concertmeester bij Phion. Als hoofdvakdocent viool en kamermuziek geeft hij les aan het Conservatorium van Amsterdam. Daarnaast leidt hij samen met zijn echtgenote Maria Milstein de MuziekHaven in Zaandam, waar hij kamermusici begeleidt in hun artistieke groei.

Hij is oprichter en artistiek leider van het Scaldis Kamermuziekfestival in Zeeuws-Vlaanderen en artistiek leider van het Reizend MuziekGezelschap. Zijn artistieke visie komt tot uiting in innovatieve programmering en de focus op zowel muziekeducatie als podiumkunst. In 2017 werd hij uitgeroepen tot Ereburger van Hulst, zijn geboortestad.

Mathieu bespeelt de historische ex-Adolf Busch viool, gebouwd door Giovanni Battista Guadagnini in 1783, en een boog van Dominique Peccatte, instrumenten die bijdragen aan de warmte en expressiviteit van zijn klank. Zijn veelzijdigheid, toewijding aan de muziek, en leiderschap maken Mathieu van Bellen een sleutelfiguur in de internationale klassieke muziekscene.