Mireille Mathieu egy tizenhárom (!) gyermekes család legidősebb gyermekeként jött világra, tehetségét először kőfaragó, hobbiból éneklő édesapja fedezte fel. Mathieu korán megszokta a szereplést, négy évesen már a templomban énekelt.
A család tisztes szegénységben élt egy faházban, az énekesnő 15 éves volt, amikor először beköltözhettek egy fürdőszobás lakásba. 1964-ben érkezett el az áttörés pillanata, amikor Mireille egy Edith Piaf-dallal feltűnt egy tehetségkutatóban. A tévészereplése után Piaf egykori menedzsere is egyengetni kezdte az útját, az újságok pedig azt harsogták, hogy megérkezett a sanzonkirálynő utódja.
Mireille első nagysikerű, Mon Credo című dalát tízmilliós példányban kapkodták el egyetlen hét alatt. Ed Sullivan showműsorában az énekesnőt megismerte egész Amerika, ötvenmillióan látták a tengerentúli debütálását.
Mireille Mathieu eddigi pályafutása alatt 11 nyelven énekelt, 1200 dalt énekelt el, összesen 150 millió darab lemeze talált vevőre. Franciaországban megkapta a művészek számára elérhető összes fontos kitüntetést.
Az énekesnő mélyen vallásos, magánéletéről szinte semmit nem tud a közvélemény, annyi biztos, hogy nem ment férjhez és gyermeke sem született. Mathieu annyit mondott a szerelmi életét firtató kérdésekre, hogy nem találta meg az igazit, a pályafutása miatt pedig a családalapításra amúgy sem jutott volna ideje. Az énekesnő jelenleg Párizs egyik elegáns kerületében él egyik húgával, de nem szakadt el szülőföldjétől, Avignontól sem.