Nach seinem Studium an der Hochschule der Künste Berlin sowie an der Architectural Association School of Architecture in London gründete Mathias Sauerbruch 1989 gemeinsam mit Louisa Hutton in London das Büro sauerbruch hutton. Seit 1993 hat das Büro seinen Sitz in Berlin.

Als Gründungsmitglied der Deutschen Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB) engagiert sich Matthias intensiv für die Förderung nachhaltiger Praktiken in der Architektur. Darüber hinaus war er Mitglied des Stadtgestaltungsgremiums in München und gehörte dem Vorstand des KW Institute for Contemporary Art in Berlin an. Er ist Ehrenmitglied des American Institute of Architects sowie des Royal Institute of the Architects of Ireland (RIAI) und Mitglied der Sektion Baukunst der Akademie der Künste in Berlin.

Matthias war Unit Master an der Architectural Association School of Architecture in London und hatte Professuren an der Technischen Universität Berlin sowie an der Staatlichen Akademie der Bildenden Künste Stuttgart inne. Seine umfangreiche akademische Tätigkeit umfasst Gastprofessuren an der University of Virginia, der Harvard Graduate School of Design und der Universität der Künste Berlin.