Матвиенко родилась в Житомирской области 10 октября 1947 года. После окончания вокальной студии при Украинском народном хоре им. Григория Веревки стала солисткой хора. Победила на Всеукраинском конкурсе «Молодые голоса» (1978), Всесоюзном телевизионном конкурсе «С песней по жизни» (1979), Всемирном конкурсе фольклорных песен в Братиславе (1979), XII Всемирном фестивале молодежи и студентов в Москве (1985).
В 1979 году Матвиенко стала заслуженной артисткой УССР, а в 1985 году — народной артисткой УССР. С 1991 года была солисткой Национального ансамбля солистов «Киевская камерата». В 2006 году удостоена звания «Герой Украины».
Снялась в нескольких телеспектаклях, а также в художественных фильмах («Не пройдет и года…», «Как закалялась сталь», «Прощайте, фараоны!», «Соломенные колокола»). В 1988 году с Матвиенко был снят видеофильм «Русалкина неделя».
