Matthias Schoenaerts 8 Aralık 1977'de Belçika'nın Antwerp kentinde doğdu. Annesi Dominique Wiche kostüm tasarımcısı, çevirmen ve Fransızca öğretmeni, babası ise aktör Julien Schoenaerts'tir. İlk filmini 13 yaşındayken babasıyla birlikte, Yabancı Dilde En İyi Film dalında Akademi Ödülü'ne aday gösterilen Belçika filmi Daens (1992) ile yaptı. Schoenaerts sinema okuluna kaydoldu ancak ikinci yılında devamsızlık nedeniyle okuldan atıldı. 21 yaşına geldiğinde Antwerp'teki Dramatik Sanatlar Akademisi'ne kaydoldu ve profesyonel olarak Belçika televizyonunda ve Belçika filmlerinde küçük rollerde oynadı. Schoenaerts 2003 yılında mezun olduğunda, etkili bir pazarlama kuruluşu olan European Film Promotion tarafından "Europe's Shooting Stars" olarak adlandırılmıştı. 2002 yılında Dorothée Van Den Berghe'nin ilk yönetmenlik denemesi olan Meisje (2002) filminde rol aldı ve bu aynı zamanda Daens'ten sonraki ilk uzun metrajlı filmiydi. Tom Barman'ın Any Way the Wind Blows (2003) filmindeki rolüyle Flanders'ın izlenmesi gereken genç aktörü olduğunu kanıtladı.2004 yılında Schoenaerts A Message from Outer Space (2004) adlı kısa filmin yapımcılığını üstlendi ve filmde rol aldı. Ayrıca babasıyla birlikte Ellektra (2004) filminde rol aldı.2006 yılında Paul Verhoeven'in Kara Kitap (2006) filminde Hollanda Direnişi'nin bir üyesi olarak küçük bir rol aldı ve Belçika filmi Dennis van Rita'da (2006), işlememiş olabileceği bir tecavüz nedeniyle hapis cezasına çarptırıldıktan sonra hayata uyum sağlamayı öğrenen zihinsel engelli bir adam olan Dennis'i canlandırarak ilk başrolünü aldı.Schoenaerts "Love Belongs to Everyone" filmindeki rolüyle eleştirmenlerden övgü toplasa da, onu ülkesinde bir yıldız haline getirecek film 2008 yılında Erik Van Looy'un Çatı Katı (2008) filminde Schoenaerts, metresleriyle buluşmak için şehir merkezindeki bir çatı katının kirasını paylaşan bir grup evli arkadaştan biri olan Filip'i canlandırdı. Dramatik gerilim filmi büyük bir başarı elde ederek tüm zamanların en çok hasılat yapan Flaman filmi oldu. Aynı yıl Linkeroever (2008) adlı korku filminde de rol aldı. 2009'da yönetmen Dorothée Van Den Berghe ile bir kez daha çalışarak My Queen Karo (2009) adlı filmde hippi Raven'ı canlandırdı. 2010'da Alex Stockman'ın tekno-gerilim filmi Pulsar'da (2010) başrolü oynadı. 2011'de Schoenaerts, Michaël R. Roskam'ın Taş Kafa (2011) filminde, sığır hormonları ve steroidlerin yeraltı dünyasına karışan bir sığır çiftçisi olan Jacky Vanmarsenille'i canlandırdı. Senaryodan etkilenen Schoenaerts, 2005 yılında filmde rol almayı kabul etti ve ilk kez yönetmenlik yapan Roskam'ın finansman bulması için geçen beş yıl boyunca, oyuncu doğal olarak zayıf olan vücudunu steroid kullanan bir vahşiye dönüştürdü. Trajik roldeki güçlü performansı birçok film festivalinde ödül kazandı ve "Bullhead" filminin 2012 yılında Yabancı Dilde En İyi Film dalında Akademi Ödülü'ne aday gösterilmesini sağladı.2012 yılında Schoenaerts, Jacques Audiard'ın Pas ve Kemik (2012) filminde Marion Cotillard ile başrolü paylaştı; filmde Cotillard'ın karakterine aşık olan eski bir boksör olan Ali'yi canlandırdı. Audiard'ın önceki filmlerinde olduğu gibi, "Pas ve Kemik" Cannes Film Festivali'nde nefes kesen bir ilgiyle karşılandı ve gösteriminin sonunda 10 dakika boyunca ayakta alkışlandı ve Fransa'da eleştirmenlerin ve gişenin gözdesi oldu. Schoenaerts filmdeki performansıyla 2013 yılında En Umut Veren Erkek Oyuncu dalında César Ödülü kazandı.2013 yılında En İyi Canlı Aksiyon Kısa Film dalında Akademi Ödülü'ne aday gösterilen ve En İyi Avrupa Kısa Film dalında Avrupa Film Ödülü'nü kazanan Gölgenin Ölümü (2012) adlı Belçika yapımı kısa filmde de rol aldı.2013 yılında, "Rust and Bone" filmindeki rol arkadaşı Marion Cotillard tarafından tavsiye edilmesinin ardından Kan Bağları (2013) filminde rol aldı. Rust and Bone" filmindeki çıkışının ardından Hollywood'da kariyer yapmaya başlayan Matthias, Saul Dibb'in Aşk Uğruna (2014), Alan Rickman'ın Küçük Karmaşa (2014), Michaël R. Roskam'ın Kiraz Ağacı (2014) gibi Amerikan ve İngiliz yapımlarında rol aldı. Roskam'ın Kirli Para (2014) ve Thomas Vinterberg'in Çılgın Kalabalıktan Uzak (2015) filmlerinde rol aldı.2015 yılında Schoenaerts, TSSB'li eski bir askeri canlandırdığı Alice Winocour'un Darmadağın (2015) filmiyle Fransız sinemasına geri döndü. Ayrıca Luca Guadagnino'nun Sen Benimsin (2015) filminde Tilda Swinton ve Ralph Fiennes ile birlikte başrollerden birini oynadı ve Tom Hooper'ın Danimarkalı Kız (2015) filminde sanat simsarı Hans Axgil'i canlandırdı.2017 yapımı Sadakat filminde Michaël R. Roskam ile ve Schoenaerts'in bir Rus denizaltısının kaptanını canlandıracağı Kursk (2018) filminde Thomas Vinterberg ile yeniden bir araya gelecek.