Ο Ματιούσιν γεννήθηκε το έτος της κατάργησης της δουλείας (1861), αλλά καταγράφηκε ως υιός δούλης σε αγροικία. Από την πλευρά του πατέρα του, οι πρόγονοί του ήταν εκπρόσωποι της γνωστής οικογένειας των Σαμπούροφ που είχαν επαγγελματική σχέση με το θέατρο.
Ο Ματιούσιν είχε απόλυτη μουσική οκτάβα στο τραγούδι. Άρχισε να μαθαίνει μουσική ως αυτοδίδακτος στην ηλικία των πέντε ετών. Στα έξι, μπορούσε να παίξει διάφορες μελωδίες και τραγούδια από ακοής. Στα επτά, είχε εξοικειωθεί με τις παρτιτούρες. Στα οκτώ, άρχισε να κερδίζει χρήματα τραγουδώντας στη χορωδία της εκκλησίας. Στα εννιά, κατασκεύασε το πρώτο του βιολί, και στα έντεκα έγινε δάσκαλος τραγουδιού σε ένα ορφανοτροφείο. Μετην πρώτη ακρόαση έγινε δεκτός στο Ωδείο του Νίζνι Νόβγκοροντ, και αργότερα στο Ωδείο Μόσχας, όπου σπούδασε με δασκάλους τον Τσαϊκόφσκι και τον Ρουμπινστάιν. Όταν αποφοίτησε, έγινε ο πρώτος βιολιστής της Αυτοκρατορικής Ορχήστρας στην Αγία Πετρούπολη όπου παρέμεινε για 30 χρόνια.
Ως μεταφραστής, ταξίδεψε στο Παρίσι για την Παγκόσμια Έκθεση. Ο Ματιούσιν είχε μάθει γαλλικά μόνος του, μιλώντας με την γαλλίδα γκουβερνάντα που ζούσε στο σπίτι τους.
Μετά την εξοικείωσή του με τη θεωρία του Άλφρεντ Αϊνστάιν για την "τέταρτη διάσταση", καθώς και με τα έργα του μαθηματικού-θεοσοφιστή Πιότρ Ουσπένσκι, ο καλλιτέχνης άρχισε να αναπτύσσει την ιδέα της λεγόμενης "διευρυμένης όρασης". Την είδε ως τον μοναδικό σωστό τρόπο δημιουργίας σύγχρονης τέχνης, θεωρώντας την τέχνη ως μια μορφή κατανόησης της φύσης. Ο Ματιούσιν δεν είχε αμφιβολία ότι η διευρυμένη όραση θα εξαλείψει την κάθε "μεμονωμένη κίνηση", και τελικά, η ιστορία ενός ατόμου θα γίνει η ιστορία όλων των ανθρώπων.
Ο Ματιούσιν πραγματοποιούσε τακτικά πνευματιστικές συνεδρίες, καλώντας το πνεύμα της πεθαμένης συζύγου του, της καλλιτέχνιδας και ποιήτριας Έλενας Γκούρο.
Σύμφωνα με τα διδάγματα του Ματιούσιν, ένα τοπίο πρέπει να παρατηρείται από πολλές πλευρές ταυτόχρονα. Τα γλυπτά από φυτικές ρίζες του Ματιούσιν ήταν ουσιαστικά τα πρώτα ρωσικά ready-mades. Αποσπώντας από το έδαφος πραγματικές ρίζες δέντρων, ο Ματιούσιν τις παρουσίαζε ως καλλιτεχνικά αντικείμενα.
Ο Ματιούσιν ήταν επικεφαλής του Πειραματικού Εργαστηρίου των Φυσικών-Φυσιολογικών Θεμελίων των Οπτικών Τεχνών στο Κρατικό Ινστιτούτο Ιστορίας της Τέχνης. Μαζί με τα μέλη της ομάδας του "ΖΟΡ-ΒΕΝΤ" (Βλέπω - Γνωρίζω), διεξήγαγε έρευνα για την επίδραση των αποχρώσεων χρώματος στην αντίληψη της μορφής από τον παρατηρητή. Ανακάλυψε ότι κατά τη διαρκή παρατήρηση, οι ψυχρές αποχρώσεις έδιναν στη μορφή "γωνιώδες" σχήμα και το χρώμα γινόταν πιο αστεροειδές, ενώ οι θερμές αποχρώσεις, αντίθετα, δημιουργούσαν μια αίσθηση στρογγυλότητας στη μορφή, και το χρώμα γινόταν πιο κυκλικό. Το 1932, δημοσίευσε το "Χρωματικό Εγχειρίδιο", έναν οδηγό για τους αρμονικούς συνδυασμούς χρωμάτων.