Mathieu van Bellen wurde in den Niederlanden geboren und begann sein Violinstudium in Belgien bei Nico Baltussen. Er setzte sein Studium bei Jan Repko fort, zunächst am Amsterdamer Konservatorium und an der Chethams School of Music in Manchester, wofür er ein Stipendium der VandenEnde-Stiftung erhielt. Anschließend studierte er am Royal College of Music in London bei Itzhak Rashkovsky und an der Hochschule für Musik Hanns Eisler in Berlin bei Ulf Wallin.

Als Preisträger des Yehudi-Menuhin-Wettbewerbs, des Wieniawski-Wettbewerbs, des Prinses-Christina-Wettbewerbs und des Oskar-Back-Wettbewerbs wurde er mit dem MBF, dem RPS Emily-Anderson-Preis, dem Philharmonia Martin Musical Scholarship Fund Award und dem Making Music Award ausgezeichnet. Außerdem wurde er mit dem Bach-Preis und dem Preis für den besten Streicher des Jahres 2008 am Royal College of Music ausgezeichnet. Er hat in Europa, Asien und den USA konzertiert und ist bei großen Musikfestivals in ganz Europa aufgetreten. Er trat mehrfach in Fernseh- und Radiosendungen auf und konzertierte in Sälen wie dem Purcell Room des Southbank Centre, der Royal Festival Hall London, dem Concertgebouw Amsterdam, dem Tel Aviv Opera House und dem Megaron in Athen, wo er mit Orchestern wie dem Belgischen Nationalorchester, dem Gelders Orkest, der Holland Symfonia, der Southbank Sinfonia und der Camerata Athena spielte.

Als Geiger des Busch Trios ist Mathieu ein aktiver Kammermusiker, der bereits mit Künstler:innen wie Shlomo Mintz, Michael Collins und Bruno Giuranna Kammermusikkonzerte gespielt hat. Mit dem Busch Trio ist er in Europa, den USA und Asien aufgetreten, regelmäßig in Sälen wie dem Amsterdamer Concertgebouw, dem Berliner Konzerthaus und dem Brüsseler BOZAR sowie bei zahlreichen nationalen Radiosendern.

Seine erste CD mit Solowerken von Bach, Blaha und Bartók wurde im November 2014 veröffentlicht. Weitere CD-Aufnahmen umfassen Brittens Violinkonzert, Brahms Horntrio mit Thomas Beijer und Rob van de Laar und eine Duo-Violin-CD mit Maria Milstein. Mathieu spielt auf der ehemaligen Adolf Busch G. B. Guadagnini Violine (Turin, 1783), sowie einem Dominique Peccatte Bogen.