マシュー・メセルソンは，コロラド州デンバーに生まれた。 化学者になることを夢見ていた彼は、家族の地下室とガレージに巨大な実験室を設置していた。 メセルソンは、シカゴ大学で化学を学んだ後、カリフォルニア工科大学の大学院でライナス・ポーリングのもとで研究を行いました。 メセルソンの卒業研究は、X線結晶学を用いて特定のタンパク質の構造を解明するというものだった。

1954年、メセルソンは、ウッズホールにティーチングアシスタントとして赴任した。 ここでメセルソンは、分子生物学の技術を学ぶために講義を受けていたポスドクのフランクリン・スタールと出会った。

メセルソンとスタールは、理論や可能な実験について議論し、有意義な夏を過ごした。 特に、ワトソンとクリックが提唱した半保存的複製のモデルを証明する、あるいは反証する方法を考案することに興味を持っていました。 MeselsonとStahlはお互いの考えに共感し、適切な実験方法を一緒に考えることにしました。 シュタールはカリフォルニア工科大学でポスドクの職を得て、1957年にはDNAの半保存的複製を実験的に証明した。 彼らは、密度勾配遠心法と呼ばれる、遠心力を利用して分子を密度に応じて分離する新しい技術を発明して、これを実現した。 彼らの “古典的 “論文は1958年に発表され、その実験は “生物学で最も美しい実験の1つ “と呼ばれています。

1957年、メセルソンはスタールと一緒に実験をしながら、ポーリングとともに博士号を取得するのに十分なデータを集めました。

1957年、メセルソンはStahlとの実験中に十分なデータを集め、ポーリングとともに博士号を取得しました。 メセルソンは、ファージの組み換えについて研究し、組み換えがDNA分子のスプライシングから生じることを示した。 1960年には、フランソワ・ジャコブとシドニー・ブレナーがカリフォルニア工科大学の彼の研究室を訪れ、mRNAの存在を証明するのに必要なデータを得た。

1960年秋、メセルソンは、ハーバード大学の分子生物学の准教授に就任し、現在はトーマス・ダドリー・キャボット自然科学教授を務めている。 彼は、宿主のDNA保護の酵素的基盤を発見した。細胞は自分のDNAにメチル基を付加することで自分のDNAを認識する。 外来のDNAは制限酵素によって攻撃され破壊されますが、メチル化された宿主のDNAは無傷のまま残ります。 また、メセルソンは、細胞がDNAのミスを修正するDNAミスマッチ修復のプロセスを発見しました。 現在、メセルソンは雌雄の進化に興味を持ち、小型の無脊椎動物であるRotiferaをモデル系として研究しています。

1963年以来、メセルソンは戦争における化学・生物兵器の使用を懸念しています。 多くの政府機関のコンサルタントを務め、生物兵器の誤用や事故の影響を調査する科学的研究にも参加してきました。 メセルソンは、ハーバード大学サセックスの「化学・生物兵器（CBW）の武装と軍備制限に関するプログラム」の共同ディレクターを務めています。 これは、化学・生物兵器の使用に制限を設けようとするプログラムです。 また、『The CBW Conventions Bulletin』の共同編集者でもあります。