Mathilde Bonnefoy, geboren am 11. März 1972 in Paris, nahm 1990 ein Studium der Philosophie an der Pariser Universität Sorbonne auf, brach es jedoch bereits im Jahr darauf wieder ab und zog nach Berlin. Ab 1995 arbeitete sie als Cutterin von Musikclips, unter anderem für Rammstein und Udo Lindenberg. 1997 engagierte Wolfgang Becker sie als Schnittassistentin für "Das Leben ist eine Baustelle". Dabei lernte sie Tom Tykwer kennen, der sie als verantwortliche Cutterin bei "Lola rennt" einsetzte – für den sie 1999 mit dem Deutschen Filmpreis für den "Besten Schnitt" ausgezeichnet wurde. Seither arbeitete Bonnefoy immer wieder mit Tykwer zusammen. So war sie bei "Der Krieger und die Kaiserin", "Heaven", "True", seinen Beiträgen zu "Paris, je t'aime" und "Deutschland 09" sowie bei "The International" und "Drei" für den Schnitt verantwortlich.

Mehrfach arbeitete Bonnefoy auch mit Wim Wenders, für den sie 2002 seinen Beitrag zu dem Episodenfilm "Ten Minutes Older: The Trumpet" und den Dokumentarfilm "The Soul of a Man" schnitt. Zwischen 2003 und 2008 realisierte sie als Regisseurin zudem mehrere Kurz- und Dokumentarfilme für den Fernsehsender ARTE und die deutsche Musikformation "Rammstein". Für die Montage von Tom Tykwers Liebesgeschichte "Drei" wurde Mathilde Bonnefoy 2011 mit dem Deutschen Filmpreis ausgezeichnet. 2015 erhielt die von ihr mitproduzierte und montierte deutsch-amerikanische Koproduktion "Citizenfour" über Edward Snowden den Oscar® sowie den Deutschen Filmpreis als Bester Dokumentarfilm.