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Drew Daniel et Martin C. Schmidt forment Matmos en 1995 à San Francisco. Le nom du groupe est inspiré par un des lieux où se déroule le film Barbarella (1968). Inspiré par la musique concrète et le rock expérimental, le duo sort en 1997 l'album Matmos, suivi en 1998 par Quasi-Objects.
Ces deux premiers disques très expérimentaux retiennent l'attention de la presse spécialisée et de la chanteuse Björk qui lui confie le remix du titre « Alarm Call ». La reconnaissance arrive avec la collaboration sur les albums Vespertine (2001) et Medulla (2004) et les deux tournées en sa compagnie.
De son côté, Matmos poursuit ses expérimentations sonores sur le troisième album The West (1999), l'EP Full on Night (2000) et les albums suivants A Chance to Cut Is a Chance to Cure (2001), The Civil War (2003), qui font de Matmos l'une des entités les plus créatives de son époque. Impliqué dans le mouvement LGBT, Matmos collabore régulièrement avec des artistes d'autres disciplines comme le théâtre et la danse. En 2006, il part en tournée avec la harpiste américaine Zeena Parkins.
En 2006 paraît un nouvel album conceptuel, The Rose Has Teeth in the Mouth of a Beast qui s'attache à démonter l'importance des personnalités LGBT dans les arts et l'histoire, comprenant une collaboration avec Antony Hegarty. Il est suivi deux ans plus tard par Supreme Balloon avec des membres du Sun Ra Arkestra et en 2010 par Simultaneous Quodlibet au parfum d'improvisation. Le duo remixe les quatuors de Jefferson Friedman (2011) puis signe avec le label Thrill Jockey pour une série de productions indépendantes dont The Marriage of True Minds (2013) et Ultimate Care II (2016), ce dernier étant basé sur des samples du modèle homonyme de la machine à laver Whirlpool.