Redan innan andra världskriget grundade den franske flygingenjören Marcel Chassagny ett företag för att konstruera flygplan, CAPRA. Namnet ändrades 1942 till Engins Mecanique Aviation-Traction (MATRA) och efter kriget vann man många kontrakt för det franska försvaret. På femtiotalet hjälpte Chassagny till att finansiera konstruktionen och tillverkningen av tävlingsbilar åt sin vän Rene Bonnet.
Rene Bonnet och Charles Deutsch byggde små formelbilar och sportbilar i Champigny under namnet DB, dvs Deutsch-Bonnet, som använde mekanik och motorer från Panhard. 1961 upphörde samarbetet mellan Deutsch och Bonnet, men Rene Bonnet försökte att fortsätta att bygga bilar. Han byggde modellen Rene Bonnet Djet som bland annat hade motor från Renault.
Efter ett år upphörde tillverkningen och företagets tillgångar köptes av Matra, och Djet blev Matra Djet. Försäljningen gick dock fortfarande dåligt och Chassagny kom fram till att det var nödvändigt att satsa på motorsport för att kunna sälja fler bilar. Han lät en av sina yngre chefer, Jean-Luc Lagardere, leda satsningen och i oktober 1964 grundades dotterbolaget Matra Sports SARL.
Från början användes motorer från BRM och Cosworth men efter finansiering från ELF konstruerade man 1967 en egen 3-liters V12 för Formel 1. Motorn gjorde premiär i Monacos GP 1968, och kom tvåa i sin tredje tävling i Holland. Men det var som chassikonstruktör som Matra var mest framgångsrikt i Formel 1, medan V12:an levde vidare i olika sportbilsklasser ända till 1975.
I slutet av 1969 såldes Matra's bildivision till Chrysler-Simca, som fortsatte att satsa på Formel 1 och sportbilsracing. I Formel 1 gick det bra 1970 med flera podiumplaceringar för Matra-Simca, men sedan gick det sämre och 1972 blev sista året. Inom sportbilsracing gick det bättre, och tex 1972 tog man en dubbelvinst på Le Mans.
Eftersom Ferrari drog sig ur sportbilsracing dominerade man klassen även 1973 och 1974. Det sista året tog man 9 av 10 vinster. Men i slutet av 1974 bestämde man sig för att dra sig ur racingen varpå de flesta inblandade flyttade till det nya F1-stallet Ligier, som även tog över Matra's V12. Dess första vinst kom 1977 i Sveriges GP, men 1979 bytte Ligier till Cosworth.
Istället återanvändes Matra's V12 när Peugeot ville återväcka Talbot som märke och satsade på Formel 1 1981-1982. Under tiden sålde Matra även sportbilar för gatan. Man satsade även på 'gat-terrängbilen' (dvs en SUV) Matra Rancho som sålde enormt bra några år. Men 1984 lades Matra ner för gott.