Mathieu Brochet obtient en 2007 un doctorat ès sciences en microbiologie moléculaire de l’Institut Pasteur de Paris. Formé dans le domaine de l’évolution des bactéries pathogènes, il se spécialise ensuite en parasitologie. Grâce à une bourse de l’Organisation européenne de biologie moléculaire (EMBO) puis une bourse « Marie Curie » du Conseil européen de la recherche, il effectue de 2008 à 2014 un stage post-doctoral au Wellcome Trust Sanger Institute à Cambridge, où il étudie le développement des parasites responsables du paludisme. En 2014, il rejoint l’Institut national de la santé et de la recherche médicale (INSERM).

Lauréat d’un Starting Grant du FNS, il est nommé en 2015 professeur assistant au Département de microbiologie et médecine moléculaire de la Faculté de médecine de l’UNIGE. Il y poursuit ses recherches visant à comprendre les déterminants moléculaires et cellulaires du cycle de vie des parasites causant le paludisme, afin de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. En 2019, il reçoit le Young Investigator Award décerné par l’EMBO. Investi dans la vie facultaire, il est responsable de la première année de bachelor de médecine et de l’unité d’enseignement de troisième année sur les infections. Il dirige également la plateforme facultaire de protéomique. Il est nommé professeur associé en 2020, puis promu à la fonction de professeur ordinaire en avril 2025.