Diplômé de l'École nationale supérieure de physique en 2002, Mathieu Agelou est ingénieur-chercheur à la direction de la recherche technologique du CEA (Commissariat à l'Énergie atomique et aux Énergies alternatives).
Après une thèse en physique des particules (2005), il s’oriente vers la recherche appliquée en physique nucléaire, appliquée à la médecine sur la plateforme Doséo.
Il poursuit en parallèle un cursus d’histoire et de philosophie des sciences à l’Université Paris Diderot.