Mathilda Lundberg blev medicine kandidat år 1895. Då fanns ungefär tio kvinnliga läkare. När hon 1917 blev föreståndare för medicinska polikliniken vid Serafimerlasarettet var det första gången en kvinna fick en sådan tjänst.
Mathilda Lundberg föddes 1865 i Myckle, nära Skellefteå. Föräldrarna, Gustaf och Magdalena Fredrika Lundberg var lantbrukare. Mathilda var äldst i en syskonskara om fem. Hon hade två bröder och två systrar. En av bröderna, Lars Lundberg, blev ögonläkare i Stockholm, och en av systrarna, Anna Lovisa Lundberg, blev gymnastikdirektör.
Mathilda Lundberg tog studentexamen vid Wallinska skolans gymnasium i Stockholm i maj 1889. På hösten 1890 blev hon student vid Uppsala universitet, där hon i december 1891 tog sin examen. Strax därefter skrevs hon in vid Karolinska Institutet (KI). Där kombinerade hon praktisk läkartjänstgöring med teoretiska studier, vilket resulterade i en medicine kandidatexamen 1895. År 1901 blev hon slutligen medicine licentiat och fick sin läkarexamen.
Mathilda Lundberg började sin läkartjänst som underläkare vid Stockholms sjukhem, där hon var verksam under åren 1902–1903. Därefter fortsatte hon att tjänstgöra vid olika kliniker på Serafimerlasarettet i Stockholm. Om professorn på medicine kliniken var positiv till kvinnliga läkare fanns möjlighet till amanuenstjänst. Den turen hade Mathilda Lundberg. Sin specialistutbildning fick hon dock tillägna sig utomlands, och hennes intresse för hjärt- och lungsjukdomar medförde besök vid sanatorier i Tyskland och Schweiz. Under sommaren 1906 var hon också volontärläkare vid Dr Turbans Sanatorium i Davos.
Väl tillbaka i Stockholm öppnade Mathilda Lundberg på hösten 1906 en privat praktik med specialisering på hjärt- och lungsjukdomar. Tillsammans med ett par kollegor gjorde hon en studie över hur utbredd tuberkulos var bland folkskolebarn i Stockholm. En av de åtgärder som enligt Mathilda Lundberg skulle bidra till att minska tuberkulosens utbredning var att utöva gymnastik, och 1909 trycktes hennes föreläsning ”Gymnastikens användbarhet i striden mot lungtuberkulos”.
Mathilda Lundberg var under en period 1910–1911 sakkunnig i 1902 års löneregleringskommittés behandling av frågan om kvinnors behörighet till vissa statliga tjänster. Hon var dock mycket kritisk till kommitténs slutliga förslag, vilket hon också delgav genom en reservation. Hon var därtill vice ordförande i tredje distriktets pensionsnämnd, samt ledamot i styrelsen för både Sabbatsbergs och Rosenlunds ålderdomshem.
Under åren 1913–1917 tjänstgjorde Mathilda Lundberg tidvis som överläkare vid Romanäs sanatorium i Säby, nära Tranås. Bland hennes patienter fanns författaren Harriet Löwenhjelm. År 1917 blev Mathilda Lundberg föreståndare för Serafimerlasarettets medicinska poliklinik. Därmed var hon den första kvinnan som fick tjänst vid en invärtesmedicinsk undervisningsklinik. Som underläkare vid kliniken tjänstgjorde Nanna Svartz. Enligt Gunnel Hedvalls artikel om Mathilda Lundberg i Svenskt biografiskt lexikon beskrev Nanna Svartz Mathilda Lundberg ”som mycket kunnig i invärtesmedicin. Hon hade en utpräglad förmåga att klart redogöra för ett fall och förde givande diskussioner med de unga medicinarna. Hon kunde ha ett strävt sätt men var alltid rakryggad och rättvis, ’en sann människovän’.”
Mathilda Lundberg dog 1959 och ligger begravd på Norra begravningsplatsen i Solna.