Mathieu Lauffray naît le 17 février 1970 à Paris. Il manifeste très jeune un vif intérêt pour le dessin. Après son baccalauréat, il entre à l'École nationale supérieure des arts décoratifs, à Paris ou il rencontre deux autres étudiants, Denis Bajram et Frédéric Contremarche, avec lesquels il se lie d'amitié.
En 1995, pour sa thèse de fin d'étude, il réalise, avec Contremarche au scénario, un récit de bande dessinée, Le Serment de l'ambre. La même année, le premier tome est publié chez Delcourt.
L'année suivante, Olivier Vatine lui propose d'illustrer les couvertures des comics « Star Wars » qu'il a dessinés pour Dark Horse Comics. Son talent est apprécié et il réalise pendant trois ans près d'une trentaine de couvertures pour d'autres séries « Star Wars ». Dans le même temps, il se consacre à de nombreux travaux d'illustrations pour la presse et travaille pour le développeur de jeux vidéo Darkworks.
En 1997, il rencontre Christophe Gans avec il collabore sur un projet autour du roman de Jules Verne Vingt mille lieues sous les mers , projet qui n'aboutira pas. En 1999, les deux artistes reprennent leur collaboration, et « Le Pacte des loups » sort dans les salles en 2001. Pour ce film, Mathieu Lauffray met au point de nombreux designs, travaille sur les story-boards et crée le carnet de voyage d'un des personnages. C'est aussi sa main qui apparaît à l'écran dans les scènes où de Fronsac dessine les fameux carnets.
En 2000, il crée des illustrations et conçoit les personnages pour le jeu Alone in the Dark: The New Nightmare , avec Claire Wendling. La même année, il retrouve la bande dessinée et met en images le tome 1 de la nouvelle série de Xavier Dorison, Prophet, aux Humanoïdes associés. Le deuxième tome paraît en 2003, chez le même éditeur, mais, cette fois, il assure seul scénario et dessin.
En 2005 sort le troisième album de Prophet . Cette année-là, il rencontre Jean Vincent Puzos, ce qui le conduit vers une ambitieuse production internationale, « 10.000 BC », dirigée par Roland Emmerich.
L'année 2007 est marquée par le lancement d'une nouvelle série, Long John Silver chez Dargaud, une aventure de pirates scénarisée par Xavier Dorison. Le quatrième et dernier tome, intitulé Le Labyrinthe d'émeraude, sort en 2013.
Entre-temps, Mathieu Lauffray dessine, avec Mario Alberti, Tirso et Zhang Xiaoyu, le premier tome des Chroniques de légion , paru chez Gléna, série scénarisée par Fabien Nury. Un art book, Axis Mundi, lui est consacré en 2013.
Il publie en 2014 le quatrième et dernier album de Prophet , aidé au dessin par Éric Henninot et Patrick Pion. En 2017, à l'occasion de l'année Valérian , il imagine, avec Wilfrid Lupano, une aventure jubilatoire des deux agents spatiotemporels, Shingouslooz.Inc qui paraît chez Dargaud.
2020 signe le retour de Mathieu Lauffray à la grande aventure : seul, il imagine Raven , dont le dernier tome paraît en 2024, conclusion d'une grande saga de pirates.
