Nació en la localidad de Casas de Lázaro (Albacete), en 1956, está casada y tiene dos hijos.

De formación jurídica, accedió en 1979 por oposición al cuerpo de funcionarios con habilitación de carácter nacional, como Secretaria de Administración Local.
Desempeñó los cargos de Teniente de Alcalde y concejala delegada del Área de Economía, Hacienda y Patrimonio del Ayuntamiento de Albacete desde 1991 a 1995.

Miembro del Comité Federal del PSOE desde 1994.

Fue diputada en el Congreso por la provincia de Albacete y Portavoz de Sanidad del Grupo Parlamentario Socialista.

En la actualidad forma parte de la Ejecutiva provincial del PSOE de la provincia de Albacete. Está afiliada al sindicato UGT desde 1995 y es diputada en las Cortes de Castilla-La Mancha.

Matilde Valentín entró en el Gobierno de Castilla-La Mancha, haciéndose cargo de la Consejería de Sanidad desde julio de 1995 a enero de 2000. En el año 2003 volvió al ejecutivo regional, en esta ocasión al frente de la Consejería de Administraciones Públicas.

Es socia de la ONG Solidaridad Internacional.