Botaniker. Foreldre: Res.kap. Hans Blytt (1758–1805) og Karen Riber Lund (1768–1832). Gift 1842 med Ambrosia Henriksen (26.10.1822–1900), datter av kjøpmann Gudbrand Henriksen (død 1845) og Ambrosia Omsted (død 1858). Far til Axel Gudbrand Blytt (1843–98).
Matthias Blytt foretok en rekke botaniske studie- og innsamlingsreiser i Norge, og begynte utgivelsen av landets første store flora i tre bind.
Blytt mistet sin far ganske tidlig og vokste opp i trange kår, men bidrag fra formuende borgere i Trondheim gjorde det mulig for ham å ta studenteksamen 1810, med fortsatte studier ved universitetet i København det påfølgende år. Disse studiene måtte han av økonomiske grunner gi opp, og han var en kort tid privatlærer i Larvik. Imidlertid fikk han et stipend av kronprins Karl Johan, og begynte å studere jus ved det nye universitetet i Christiania. Jussen interesserte ham imidlertid så måtelig, og det stillesittende liv ble ansett skadelig for hans helse. På spaserturene han ble pålagt, våknet hans interesse for botanikken, som etter hvert ble hans hovedstudium. Ved lektor M. R. Flors død 1820 syntes det å åpne seg en mulighet for en universitetsstilling i botanikk. Det tok imidlertid en viss tid.
Fra 1821 var botanikken Blytts hovedbeskjeftigelse, og hver sommer foretok han lange botaniske innsamlingsreiser til forskjellige deler av landet. I mange år var disse reisene årvisse, unntatt 1829–32, da han studerte utenlands med offentlig stipend. Han kom da i kontakt med en rekke av tidens store botanikere i Storbritannia og på kontinentet, og fikk mange venner som han stod i forbindelse med resten av livet. I tillegg til studier ved universiteter og i botaniske samlinger samlet han også selv et betydelig materiale, særlig fra Alpene og Pyreneene. Disse samlingene ble en viktig del av det store herbarium som etter hans død ble overtatt av universitetet.
Vel hjemkommet fortsatte Blytt sine innenlandske reiser. I 1840- og 1850-årene avtok reisevirksomheten, dels på grunn av skrantende helse, dels også fordi han fikk økende administrative forpliktelser, særlig etter at han 1837 var blitt professor i botanikk og enebestyrer av Botanisk hage.
På den tid da Blytt begynte sin botaniske utforsking av Norge, var de store hovedtrekk av plantenes utbredelse i landet kjent, takket være det store arbeid 1700-tallets botanikere – de fleste amatører – hadde utført og nedlagt i landskapsbeskrivelser, men også i mer ambisiøse arbeider, først og fremst biskop Gunnerus' aldri fullførte Flora norvegica og det innsamlingsarbeid som norsk-danske (profesjonelle) botanikere utførte i forbindelse med Flora danica. Selv i kunnskapen om de best kjente områder, særlig omkring Christiania, var det store hull, og når det gjaldt fjellfloraen, visste man bare at den eksisterte.
Da Blytt ble utnevnt til lektor i botanikk 1828, var det botaniske miljø i Norge meget smalt. I Christiania omfattet det noen amatører, bl.a. Henrik Wergeland, som Blytt hadde god personlig kontakt med. Tidens to fremste norske botanikere, Peter Deinboll og Søren Chr. Sommerfelt, var prester som bodde på sine prestegårder i andre deler av landet, og kontakten med dem var naturlig nok vanskelig.
Blytts mål var å skaffe oversikt over plantenes geografiske fordeling. Allerede 1847 forsøkte han å gi en landsdekkende oversikt, men prosjektet var for stort lagt opp og kom aldri lenger enn til første hefte. Derimot kom hans Norges Flora ut i tre store bind 1861–76, de to siste bindene riktignok utgitt posthumt og bearbeidet av hans sønn Axel Blytt.
Det er ganske underlig at Blytts enorme botaniske samlinger i virkeligheten formelt var hans privateiendom; og først 1863, etter hans død, ved en spesialbevilgning, ble samlingene kjøpt av Staten og innlemmet i Universitetsherbariet, som på sett og vis nok eksisterte før den tid, men først fikk sin vitenskapelige vekt ved at Blytts samlinger ble innlemmet.
Den svenske botaniker Elias Fries gav til ære for Blytt et stort gress navnet Blyttia; dessverre kan navnet av formelle grunner ikke opprettholdes. Det norske botaniske fagtidsskriftet Blyttia (grunnlagt 1943) er oppkalt etter de to professorer Blytt, far og sønn.