Sűrűn járt francia- és angolórákra, illetve tanulta a viselkedés és fellépés szabályait. Egyik alkalommal fellépett az "Ed Sullivan Show" műsorban, ami a legnépszerűbb varieté az Egyesült Államokban, alkalmanként 50 millió nézővel. Amerikában kirobbanó sikert aratott, s a tévés szereplés után Las Vegasban, majd Hollywoodban lépett fel. Rengeteg interjút adott és óriási rajongói táborra tett szert. Meghívták New Yorkba, ahol a "Merv Griffin Show" plakátjának ő volt az egyik arca. " Végül is, ahol a legjobban érzi magát, az a színpad. Ott egymaga van jelen, ott megtalálja a békét. Mireille Mathieu tavasszal Budapesten és Pozsonyban koncertezik | televizio.sk. " – Johnny Stark véleménye Mathieuről Mireille Mathieu mindenfajta közönség előtt fellépett, minden országban, ami hírneve további kiszélesedéséhez vezetett. Számtalan uralkodó és államférfi fogadta őt, bejárta szinte az egész világot. Mireille saját maga így értékelte pályafutását: "Egy énekesnő életében nem csak diadalok és ráadások fordulnak elő. Vannak napok, amikor az embernek semmi kedve hozzá, mégis el kell indulni.
1965-ben a Georges Lautner rendezte Galia címszerepével robbant be a francia sztárok sorába. 1966-ban ő játszotta Christine-t A nagy szöcske című filmben. Alain Delon partnere volt több filmben is: Jeff (1969), Borsalino (1970), Volt egyszer egy zsaru (1971), Jégkeblek (1974), Borsalino és társai (1974), A férfi, aki sietett (1977), Egy gazember halála (1977), Egy zsaru bőréért (1981) és a Frank Riva (2003-2004). Az 1980-as években karrierje kettétört, miután egy nyílt szívműtéten esett át egy autóbalesetet követően; valamint Alain Delontól is elvált 15 év együttélés után. Ekkor otthagyta a színészetet, de az 1990-es években visszatért a televíziózáshoz. A magyar közönség főleg a Megperzselt szívek című 1992-es francia sorozat Héléne -jeként ismerheti. Pályája során csakis vígjátéki szériafilmekben foglalkoztatták. Művészetükben a végzetük - 5 tragikus sorsú sanzonénekesnő szívfacsaró története | Femcafe. (Kivétel volt Jean Luc Godard filmje, a Weekend, 1967-ben). Próbálta ugyan nem beérni a szép szőke csábító vissza-visszatérően ráosztott szerepével, sanzon-énekléssel és forgatókönyvírással is próbálkozott, de végül is az egyértelműen szórakoztatófilmes színészet hozta számára a sikereket.
Először a francia színpadon jelent meg 1966-ban, húszévesen. A lány énekelte a dalt "Isabel", és a közönség szó szerint beleszeretett vele. Sokan arról beszéltek, hogy mennyire hasonlít Edith Piaf-ra tehetségével és gyönyörű hangjával. Mireille nagyon elégedett volt, mert egyrészt jó, ha hasonlít egy ilyen nagy énekeshez, mint a Piaf. Ráadásul most Mireille csendesen énekelt és pénzt keresett. Ő tanított ének, zenei jelölés, viselkedés a színpadon, általában minden, amit a lány nem tudott tanulni gyermekkorban és serdülőkorban, mert a család nehéz pénzügyi helyzete. Mireille mindent elmesélte a mozgásban, és megpróbálta egyetlen percet sem veszíteni, hogy teljes mértékben kihasználja a sors által adott esélyt. Hamarosan a Piaf-val való összehasonlítás kissé kellemetlen lett. És nem akarta, hogy Mathieu felizgassa. Túl sokan hasonlítottak egymásra, és Mathieu nem akart klónozni. Ezért elkezdtek gondolkodni a producer választása szerint Mathieu stílusban a producerrel. Ebben segítettek egy jól ismert énekesnek.
Akkor is mosolyogni kell, amikor a szív nem kívánja valami bánat miatt, amit nem szabad felfedni. Aztán ott van a fáradtság, amit el kell feledni, mert a vörös függönynek mindig fel kell gördülnie. Mit számít a reményét vesztett szív, amikor az örömről kell énekelni! Mit számít a bénítóan ható lámpaláz, abban a pillanatban, amikor kigyulladnak a reflektorok! " Magánélete [ szerkesztés] Mathieu sosem ment férjhez és nincsenek gyerekei. Magánéletét szigorúan távol tartja karrierjétől, privát szférájáról a sajtónak nem nyilatkozik. Gyakorló és hívő katolikus.
Akkor is mosolyogni kell, amikor a szív nem kívánja valami bánat miatt, amit nem szabad felfedni. Aztán ott van a fáradtság, amit el kell feledni, mert a vörös függönynek mindig fel kell gördülnie. Mit számít a reményét vesztett szív, amikor az örömről kell énekelni! Mit számít a bénítóan ható lámpaláz, abban a pillanatban, amikor kigyulladnak a reflektorok! " Magánélete [ szerkesztés] Mathieu sosem ment férjhez és nincsenek gyerekei. Magánéletét szigorúan távol tartja karrierjétől, privát szférájáról a sajtónak nem nyilatkozik. Gyakorló és hívő katolikus.