Roberto Matta naît en 1911 à Santiago, Chili.
De 1929 à 1931, il étudies au Sacré Coeur Jesuit College, puis obtient le diplôme d'architecture de l'université Catholique de Santiago.
En 1933, il s'engage dans la marine marchande, ce qui lui permet de quitter Santiago et de voyager en Europe.
De 1933 à 34, il travaille pour Le Corbusier à Paris.
En 1934, il entreprend un voyage en Espagne où il rencontre le poète et dramaturge Federico Garcia Lorca qui l'introduit à Dali. Dali l'encourage à montrer ses dessins à André Breton. Ces rencontres sont déterminantes pour Matta personnellement et artistiquement.
En 1937, Roberto Matta rejoint officiellement le mouvement Surréaliste dont il sera expulsé dix ans plus tard. Il travaille avec les architectes du Pavillon Républicain Espagnol, où il est fortement impressioné par la peinture Guernica de Picasso. A la même époque, il voit le travail de Marcel Duchamp, qu'il rencontre peu après.
En 1938, il réalise ses premières peintures à l'huile alors qu'il travaille avec Gordon Onslow Ford en Bretagne.
A la veille de la deuxième Guerre Mondiale, il s'exile à New York.
En 1962, il reçoit le Prix Marzotto pour La Question Djamilla, inspirée de la Guerre Civile Espagnole.
Son travail des années 1960 tend vers des intentions politiques et spirituelles. En effet, les thèmes abordés dans son oeuvre sont alors inspirés des évènements qui ont lieu au Vietnam, à Santo Domingo et en Alabama. L'exposition à la Ioslas Gallery, New York en 1968 présente les oeuvres de cette période.
Les années 1960 marquent non seulement un changement dans la thématique mais également dans le style du peintre. Bien qu'il reste proche de ses sources surréaliste il est également inspiré par la culture contemporaine.