Mathieu é mais conhecido pelo seu trabalho em design de mobiliário e iluminação. Trabalhou para várias empresas, incluindo a famosa marca de mobiliário francesa "Perriand et Le Corbusier".
Durante a sua carreira, Mathieu ganhou numerosos prémios e distinções pelo seu trabalho, incluindo o Grande Prémio da Trienal de Milão em 1954 pela sua poltrona "Caravelle".
Foi também professor de design industrial na École Nationale Supérieure des Arts Décoratifs em Paris de 1965 a 1975.
Robert Mathieu morreu em 2002, mas o seu trabalho continua a ser reconhecido e apreciado no mundo do design.