Mathilda Roos har främst förknippats med det litterära 1880-talet. Hon tillhörde de författare som var engagerade i samtidens kvinnodebatt.
Mathilda Roos växte upp i en borgerlig miljö som den äldsta av två döttrar. Hennes yngre syster var Anna Roos. Hon fick en god utbildning och undervisades både i hemmet och vid Lublinska skolan respektive Åhlinska skolan i Stockholm.
I början av sin författarbana var hon inspirerad av Strindbergs Röda rummet och försökte skildra den verklighet som omgav henne. Genombrottet som författare kom med romanen Marianne, 1881, som blev en stor framgång. Samma år gick Höststormar (utgiven i bokform 1886) som följetong i Stockholms Dagblad. Romanen uppfattades som en nyckelroman och kritiserades för att porträttera en rad levande personer. Mathilda Roos var inte rädd för att ta upp känsliga ämnen. I Berättelser och skizzer, 1884, förekommer kärlek mellan kvinnor. Hårdt mot hårdt: berättelse, 1886, skildrar en ung kvinnas prövningar efter faderns död. Bland annat tvingas hon ta arbete som telefonist och hamnar i ett morfinmissbruk.
I slutet av 1880-talet ändrade Mathilda Roos författarskap inriktning, dels beroende på en religiös kris orsakad av bland annat faderns död och en bruten förlovning, dels på grund av de förändrade litterära idealen, som innebar ett avståndstagande från socialrealismen. I Familjen Verle, 1889, som skildrar en familj som hamnar på obestånd efter det att fadern gjort konkurs och tagit sitt liv, får vi följa fyra döttrars kamp för att förverkliga sina livsmål. För den ena av dem handlar det om att behålla en levande gudstro. Mathilda Roos övergav dock inte sitt sociala engagemang. Genom Skuggor, 1891, utspelas på en sågverksort och handlar om en ung präst som intresserar sig för arbetarnas villkor och stödjer deras planer på att strejka. En arbetarvänlig präst uppträder också i Hennes son, 1904. Mest uppmärksammad av Mathilda Roos romaner blev Hvit ljung, 1907, som handlar om en småskollärarinnas hårda tillvaro på landsbygden och som anses ha bidragit till att de kvinnliga lärarnas villkor förbättrades.
Mathilda Roos skrev även pjäsen En séance, som hade premiär på Kungliga Dramatiska Teatern 1884 och en lång rad barnböcker.
Mathilda Roos avled i Stocksund 1908.
