Mathias De Clercq is de oudste zoon van Yannick De Clercq en een kleinzoon van Willy De Clercq.

Na zijn studies Latijn - Moderne Talen aan het Koninklijk Lyceum in Gent ging hij aan de Universiteit Gent rechten studeren. Na zijn licentie in de rechten behaalde hij nog een master-na-master in het Europees en internationaal recht aan de Vrije Universiteit Brussel. Tijdens zijn studententijd profileerde hij zich als progressief liberaal. Zo was hij onder meer bestuurslid, politiek secretaris en voorzitter van het LVSV Gent, politiek secretaris van het LVSV Nationaal, kernlid van de liberale denktank Liberales en politiek commissaris van Jong VLD Gent.

In 2006 kwam hij voor het eerst op bij verkiezingen. Hij stond op de vijfde plaats van de lijst VLD-Vivant voor de gemeenteraadsverkiezingen in Gent. Op 8 oktober 2006 kreeg hij 4891 voorkeurstemmen en werd hij verkozen als gemeenteraadslid. De Clercq kreeg onmiddellijk een uitvoerende functie en werd in januari 2007 schepen van Jeugd, Werk, Economie en Middenstand. Na het ontslag van Sas Van Rouveroij als eerste schepen van de stad Gent in september 2009 nam De Clercq het ambt van eerste schepen over en kreeg hij de politieke leiding over Open Vld Gent. Zijn bevoegdheid van werk stond hij hierbij af aan Sas' opvolgster Sofie Bracke.

Bij de federale verkiezingen van 10 juni 2007 kreeg Mathias De Clercq de eerste opvolgersplaats van de Open Vld-kamerlijst in Oost-Vlaanderen. Hij haalde 33.002 voorkeurstemmen.

Op 21 december 2007 legde Mathias De Clercq, als opvolger voor Karel De Gucht, de eed af als lid van de Kamer van volksvertegenwoordigers, waar hij bleef zetelen tot in 2014. Mathias De Clercq was bij zijn eedaflegging het jongste lid van de Kamer. Bij de federale verkiezingen van 13 juni 2010 was Mathias De Clercq lijsttrekker van de Open Vld-kamerlijst in Oost-Vlaanderen. Hij haalde 60.291 stemmen. Daarmee was hij de best scorende Kamerkandidaat voor Open Vld.

Bij de gemeenteraadsverkiezingen van 2012 haalde Mathias De Clercq 11.088 voorkeurstemmen als lijsttrekker voor Open Vld in Gent. De Clercq werd eerste schepen en kreeg de bevoegdheden haven, economie en ondernemen.

Bij de verkiezingen van 25 mei 2014 was hij lijsttrekker van de Open Vld-lijst voor het Vlaams Parlement in Oost-Vlaanderen. Hij werd verkozen met 58.782 voorkeurstemmen en ging in het Vlaams Parlement onder meer zetelen in de commissie Mobiliteit en Openbare Werken. Hij bleef er zetelen tot begin januari 2019, toen hij burgemeester van Gent werd, en werd als Vlaams volksvertegenwoordiger opgevolgd door Sas Van Rouveroij.

Bij de lokale verkiezingen van 2018 was De Clercq lijsttrekker in Gent. Hij kreeg 24.058 voorkeurstemmen, het hoogste aantal in de stad, en kreeg zo het mandaat van burgemeester.

Eind mei 2019 was hij lijstduwer voor de Kamerverkiezingen. Hij raakte verkozen, maar besloot zijn zetel over te laten aan opvolger Robby De Caluwé