Matthew Barley nació en Londres y se formó en la Guildhall School of Music and Drama de Londres y en el Conservatorio de Moscú. Debutó como solista en Londres interpretando el concierto para violonchelo de Shostakovich en el Barbican Hall con la Orquesta Sinfónica de Londres, como finalista del concurso LSO-Shell. Su primer CD, en 2003, fue The Silver Swan para Black Box, una recopilación de piezas para violonchelos multipista, todas grabadas por él mismo utilizando técnicas pioneras de superposición de voces sin metrónomo electrónico. Su siguiente CD, Reminding, incluía música soviética para violonchelo y piano, y fue lanzado por Quartz en septiembre de 2005.
Como solista y músico de cámara, ha actuado en más de 50 países, incluyendo presentaciones con la Orquesta Filarmónica de la BBC, la Orquesta Sinfónica Escocesa de la BBC, la Orquesta Filarmónica Checa, la Hong Kong Sinfonietta, la Orquesta Sinfónica de Melbourne, la Orquesta Sinfónica de la Radio de los Países Bajos, la Orquesta Sinfónica de Nueva Zelanda, la Real Orquesta Filarmónica de Liverpool y la Real Orquesta Nacional Escocesa, bajo la dirección de directores como Marin Alsop, Thomas Dausgaard, Tan Dun, Charles Hazlewood, Markus Stenz, Yan Pascal Tortelier e Ilan Volkov.
Ha actuado en festivales de Lucerna, Schleswig-Holstein, Bonn-Beethovenfest, Hong Kong, Lanaudière, Abu Dabi, Cracovia, la City de Londres y en algunas de las salas de conciertos más importantes del mundo: el Wigmore Hall de Londres, el Royal Albert Hall, el Concertgebouw de Ámsterdam, el Kumho Hall de Corea, el Casals Hall de Tokio, el Rudolfinum de Praga y el Teatro Colón de Buenos Aires. Un aspecto clave de sus recitales es la mezcla de repertorio de formas inusuales, combinando suites de Bach con jazz e improvisación. Siente un interés particular por la música electrónica, habiendo encargado obras a numerosos compositores, entre ellos Dai Fujikura, Peter Wiegold, DJ Bee, John Metcalfe y Jan Bang. También ha estrenado piezas escritas para él por James MacMillan, Thomas Larcher, Detlev Glanert, John Woolrich y Fraser Trainer.
Entre las colaboraciones clásicas de Barley se incluyen las realizadas con Matthias Goerne, The Labeque Sisters, Martin Fröst, Viviane Hagner y Thomas Larcher. Sus colaboraciones no clásicas han incluido a Avi Avital, Manu Delago, Ustad Amjad Ali Khan, Jon Lord (Deep Purple), Talvin Singh, Sultan Khan, Nitin Sawhney, Django Bates y los pianistas de jazz Julian Joseph y Nikki Yeoh.
En 2013, Barley realizó una gira por el Reino Unido para celebrar el centenario del nacimiento de Benjamin Britten, ofreciendo 100 conciertos y talleres a lo largo del año.