Matthias Henneberg wurde in Gotha (Thüringen) geboren. Von 1965 bis 1974 war er Mitglied der Dresdner Kapellknaben.

Hier erhielt er auch seine erste musikalische Ausbildung in den Fächern Musiktheorie, Blockflöte, Klavier, Orgel und Chordirigieren unter Leitung von Domkapellmeister Konrad Wagner. Seine ersten Erfahrungen auf der Opernbühne sammelte er im Kinderchor in der Inszenierung „Der junge Lord“ von Hans Werner Henze am Staatstheater Dresden.

1974 beendete er seine schulische Laufbahn mit dem Abitur an der Kreuzschule Dresden.

Er studierte an der Hochschule für Musik „Franz Liszt" in Weimar Gesang bei Gerd Neumann, nahm an Meisterkursen bei Pavel Lisizian, Hannelore Kuse, Prof. Elsbeth Plen, KS Erich Witte teil und absolvierte ein Berufspraktikum am Deutschen Nationaltheater Weimar (u.a. Dr.Cajus in „Die lustigen Weiber von Windsor“). 1982 schloss er sein Studium mit dem Diplom als Solist und Gesangspädagoge ab. 

Im gleichen Jahr begann seine künstlerische Arbeit an der Sächsischen Staatsoper in Dresden, zunächst im Opernstudio (Unterricht bei Professor Christian Elßner).

Seit 1985 ist er Mitglied des Solistenensembles der Sächsischen Staatsoper.

Matthias Henneberg ist Preisträger nationaler und internationaler Wettbewerbe (u.a. erster Preis beim Dvorak-Wettbewerb 1981 in Karlsbad (Tschechien), Semifinalist beim weltweiten Luciano Pavarotti Wettbewerb 1991) und wurde mit dem Mendelssohn- Stipendium 1982/83 ausgezeichnet. 
Sein umfangreiches Repertoire umfasst gleichermaßen Oper, Lied und Oratorium. 
Rundfunk-, Fernseh-, Schallplatten- und CD- Aufnahmen führten ihn mit Sejii Ozawa, Giuseppe Sinopoli, Herbert Kegel, Justin Brown, Semjon Bichkow, Kent Nagano, Gustav Kuhn und Fabio Luisi zusammen. 
Als Solist arbeitete er unter so hervorragenden Dirigenten wie Sir Collin Davis, Heinz Wallberg, Giuseppe Sinopoli, Peter Schneider, Christoph von Dohnanyi, Semjon Bichkow, Christof Prick, Myung- Whun Chung, Fabio Luisi, Siegfried Kurz, Stefan Soltesz, Jun Märkl, Jakuv Kreizberg und Wolfgang Rennert. Opernproduktionen führten ihn mit Regisseuren zusammen, unter dehnen sich solche bedeutenden Namen wie Joachim Herz, Harry Kupfer, Christine Mielitz, Peter Konwitschny, Willy Decker, Alfred Kirchner und Marco Arturo Marelli, Nikolaus Lehnhoff, Claus Gut, Andreas Homoki, Jonathan Miller, Peter Mussbach, Eike Grams, Hans Hollmann, Günter Krämer, Philipp Himmelmann und Johannes Schaaf befinden. 
Gastspiele führten ihn unter anderen nach Österreich, Griechenland, Spanien, Belgien, Russland, Bulgarien, Tschechien und Japan. 2001 gastierte er am Theatre du Chatelet Paris, noch im gleichen Jahr folgten Einladungen in die USA und ans Opernhaus Zürich. In Deutschland hatte er Gastverträge am Theater Neustrelitz, am Landestheater Halle, am Staatstheater Cottbus, an der Komischen Oper Berlin, an der Deutschen Staatsoper Berlin und vielen anderen Häusern. 
Sein umfangreiches Opernrepertoire umfasst zahlreiche Partien, wie Figaro (Figaro's Hochzeit), Leporello und Masetto (Don Giovanni), Don Alfonso und Guglielmo (Cosi fan tutte), Papageno und Sprecher (Die Zauberflöte),Geronimo (Die heimliche Ehe), Fürst Jeletzky (Pique Dame), Schaunard (La Boheme), Ping (Turandot), Fürst Yamadori und Sharpless (Madame Butterfly), Mesner (Tosca), Donner (Das Rheingold), Heerrufer (Lohengrin), Fritz Kothner (Die Meistersinger von Nürnberg), Dancairo und Morales (Carmen), Procolo (Viva la mamma), Swallow (Peter Grimes),Graf Lamoral (Arabella), Morbio (Die schweigsame Frau), Geisterbote und Einäugiger (Die Frau ohne Schatten), Kruschina (Die verkaufte Braut), Owen Hart (Dead Man Walking), Haraschta (Das schlaue Füchslein), Altgesell (Jenufa), König (Die Liebe zu den drei Orangen), Kilian (Freischütz), Lysiart (Eurynthe), Bauer und Mauleselmann (Die Kluge),Haly (L'italiana in Algeri), Sparbüchsenheinrich (Mahagonny). 

An der Hochschule für Musik Carl Maria von Weber Dresden unterrichtete er von 1985-1990 und seit 2010 im Lehrauftrag Hauptfach Gesang. 

Seit 1992 ist Matthias Henneberg gewähltes Mitglied des Personalrates der Sächsischen Staatsoper Dresden und seit 2002 Sprecher des Solistenensemble des Opernhauses. 
Ehrenamtlich unterstützt und betreut er seit vielen Jahren Theater- und Kindermusicalprojekte der Grundschule Dürrröhrsdorf-Dittersbach. 
Während der Festaufführungen zur 25-Jahrfeier der Wiedereröffnung der Dresdner Semperoper sang er 2010 zum ersten Mal die Partie des Alberich in „Der Ring des Nibelungen“ von Richard Wagner. 

Im Juni 2009 wurde ihm der Titel „Kammersänger“ in Dresden verliehen.
Im September 2011 erfolgte die Berufung zum Professor im Hauptfach Gesang.