Découvrant le football à Blanquefort, Matthieu Chalmé intégra les Girondins à l'âge de 11 ans. Il fréquenta le centre de formation et gagna avec les moins de 17 ans le championnat de France en 1999. Néanmoins il ne parvint pas à avoir sa chance avec les professionnels. Non retenu par le club marine et blanc, il resta 3 mois sans emploi. Ce fut Jean-Marc Furlan et le club voisin de Libourne-Saint-Seurin qui lui tendirent la main en octobre 2001. Il y passa 7 mois avant de rebondir dans le monde professionnel.
En effet, à la faveur d'un beau parcours en Coupe de France qui vit les amateurs libournais éliminer en 1/32ème de finale Lille, il fut remarqué par les dirigeants nordistes qui lui firent signer un contrat professionnel en 2002. Dans le Nord, il accomplit des saisons pleines.
Contacté par Laurent Blanc, il fut séduit par le projet bordelais et sentait qu'il était venu le moment de revenir dans son club formateur. Il participa à la montée en puissance du club et prit une part importante dans la conquête du titre de champion de France 2009. Enchaînant les matches, il accomplit une bonne année 2010 mais ce fut sa dernière à un bon niveau.
Usé physiquement et mentalement, il connut une fin de carrière en pointillés. Il demanda à être prêté à Ajaccio au mercato hivernal de 2013, voulant rejouer en L1. 12 petits matches plus tard, il raccrocha les crampons.
A l'issue de sa carrière professionnelle, il répondit favorablement à l'appel de son ami et ancien coéquipier Nicolas Sahnoun, entraîneur de Lège-Cap-Ferret, en janvier 2015. Il n'y resta qu'une demi-saison, le temps de remporter la Coupe d'Aquitaine et de boucler la boucle.
En mars 2016, il fut embarqué dans l'opération sauvetage de l'équipe première des Girondins, conduite par Ulrich Ramé après le renvoi de Willy Sagnol. Ces deux mois intenses sur le plan émotionnel le convainquirent de passer ses diplômes d'entraîneur. Au sein des Girondins, il occupa tour à tour les postes d'entraîneur-adjoint de la réserve puis de responsable des U19. En juillet 2021, il devint entraîneur de l'équipe réserve avant de prendre en main la saison suivante les U19.
En fin de contrat, il ne fut pas reconduit et quitta les Girondins en juillet 2023 pour endosser le rôle d'adjoint au FC Annecy.
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