Licenciado en Química por la Universidad Complutense, con la especialidad de Bioquímica (1972), realizó el doctorado en Ciencias por la Universidad de Leiden (Holanda), bajo la dirección de profesor Theo Konijn.

También ha trabajado en el Instituto Nacional de la Salud de Estados Unidos. Sus trabajos se centran en el estudio de las redes metabólicas y de transducción de señales reguladas por S-adenosilmetonina y otros donantes de grupos metilo, que son claves en el desarrollo de la esteatohepatitis y otras enfermedades hepáticas.

Tras su regreso a España fue jefe de investigación del Departamento de Nutrición, Metabolismo y Hormonas de la Fundación Jiménez Díaz. En 1986 se integró en el Instituto de Investigaciones Biomédicas "Alberto Sols" del CSIC, del que llegó a ser su director (1990-1991). En esta última fecha pasó a desempeñar la Vicepresidencia del CSIC.

Perteneció al Comité Internacional de Bioética de la UNESCO, y en el año 1997 participó en la elaboración de la Declaración Universal sobre el Genoma Humano y los Derechos Humanos de la UNESCO. Fue miembro de la Asamblea Europea de las Ciencias y la Tecnología (1994-1997). Profesor honorario de la Universidad Thomas Jefferson (Filadelfia, USA) y de la Universidad de Navarra. Presidente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (1992-1996).

Director General del Centro de Investigación Cooperativa en Biociencias, CIC-bioGUNE (Parque Tecnológico de Bizkaia) y del Centro de Investigación Cooperativa en Biomateriales, CIC biomaGUNE (Parque Tecnológico de San Sebastián). Es co-fundador de OWL Genomics, dedicada al descubrimiento de nuevos test diagnósticos y dianas terapéuticas situada en el Parque Tecnológico de Bizkaia.

Las investigaciones del profesor Mato han recibido diversos reconocimientos: el premio Kok de la Universidad de Leiden (1977), la medalla Morgagni de investigación (1988) y el premio Lennox K. Black de la Universidad Thomas Jefferson (1994), así como el Premio Nacional de Investigación en Medicina.