Au théâtre, Mathilde Mosnier a travaillé divers répertoires classiques et contemporains: "Roméo et Juliette" de W. Shakespeare, "Espèces d'Espaces", textes de G. Pérec; "Intermezzo hivernal", textes de Cocteau et Colette; en passant par la création avec le rôle de la peintre Suzanne Valadon dans la pièce "Je te veux". Au cinéma, elle interprète Phillis pour Eric Rohmer dans "Les Amours d'Astrée et de Céladon", sert de modèle pour "Tiens-toi droite" de Katia Lewkowicz et a endossé le rôle de Sabina pour Jean Luc Piacentino dans son film "A l'ombre de Vénus". Elle a également joué pour la télévision et a participé pour la télévision américaine à un moyen-métrage de Benny Hopper "Beautiful the woman".