Studia sceneggiatura e regia presso la Escuela de Cine de Chile. Il suo primo lungometraggio, Sábado (2003), è accolto favorevolmente dalla critica e partecipa al 52° Festival Internazionale di Mannheim-Heidelberg aggiudicandosi quattro premi, tra cui il Fassbinder. En la cama (2005), secondo film del regista, lanciato a Locarno, ottiene un gran successo conquistandosi più di trentacinque prestigiosi premi, tra cui quello per il miglior film al Festival di Valladolid. Matías Bize è il più giovane regista ad essersi aggiudicato tale premio. I problemi di coppia, il matrimonio e le incomprensioni tra i sessi sembrano essere il filo conduttore dell'opera del regista cileno. A livello formale, i suoi film presentano tra loro alcune analogie come l'uso d'inquadrature dinamiche, realizzate con una macchina da presa mobile che segue i personaggi come spiandoli. Ricercando la vicinanza con i propri attori, Matías Bize spinge lo spettatore a entrare nei segreti dei protagonisti, nella loro intimità, rendendolo suo malgrado un voyeur.
Regista de La vita dei pesci (2010), vincitore del referendum per il film più amato delle Giornate degli Autori di Venezia nel primo decennio della rassegna, nel 2016 dirige un dramma di coppia sulla perdita come occasione di ritrovo e unione, La memoria del agua. Da Catalogo del 60° Festival del film di Locarno - 2007