Dominique Mathieu trat nach seinem Abitur der Ordensgemeinschaft der Minoriten bei. Er hat sich 1987 durch die feierlichen Gelübde an den Minoritenorden gebunden und empfing am 24. September 1989 nach seiner theologischen Ausbildung die Priesterweihe. Er hatte verschiedene Positionen in seiner Ordensgemeinschaft inne wie Beauftragter für die Berufungspastoral, Sekretär, Vikar und Provinzialminister der belgischen Provinz seines Ordens, nach der Vereinigung mit der französischen Provinz wurde er Generaldelegierter, Rektor des Nationalheiligtums des heiligen Antonius von Padua in Brüssel. Er war Präsident der Mitteleuropäischen Föderation der Minoriten und Mitglied des Wirtschaftsrates seines Ordens.
Papst Franziskus ernannte ihn am 8. Januar 2021 zum Erzbischof von Teheran-Isfahan.[1][2] Mit dieser Ernennung wurde eine sechsjährige Sedisvakanz beendet, die mit der Emeritierung von Mathieus Vorgänger Ignazio Bedini und der gleichzeitigen Ausweisung der Salesianer Don Boscos aus dem Iran begonnen hatte. Die kleine iranische Gemeinde des lateinischen Ritus wurde seither von einem chaldäischen Lazaristen verwaltet. Der Großteil der iranischen Katholiken gehört zur chaldäisch- und zur armenisch-katholischen Kirche.[3]