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Mathilde est née le 8 février 2000 a la Roche dans le canton de Fribourg.

A 18 ans elle a gagnée sa premiere medailles d’argent au jeux olympique.

Le 28 février 2023, elle est devenue la première skieuse acrobatique à détenir simultanément les titres de championne du monde et championne olympique de slopestyle après avoir remporté l'or dans les deux épreuves.

Le 26 janvier 2026, aux X Games d'Aspen, elle remporte l'or en Big Air, devenant la première femme de l'histoire à réussir un nose butter double cork 1260

Une dizaine de jours avant les Jeux olympiques d’hiver de Milan-Cortina 2026, Mathilde Gremaud doit faire face à la défection de son entraîneur Misra Noto Torniainen, qui décide de se remettre au service de sa concurrente principale, Eileen Gu, juste avant le début de la compétition[19].

Malgré ce revirement de situation, et avec le soutien de Greg Tuscher, entraîneur de l'équipe suisse de freestyle, Mathilde Gremaud conserve son titre olympique en slopestyle en remportant à nouveau la médaille d’or, le 9 février 2026. Pour la première fois de l’histoire, une femme parvient à garder son titre olympique dans une quelconque épreuve de ski freestyle. Lors de son premier run de la finale, elle devient aussi la première femme de l'histoire à réaliser un nose butter double cork 1260 dans un slopestyle, et plus généralement aux JO quelle que soit la discipline. Son deuxième passage, grâce auquel elle décroche la victoire devant Eileen Gu comme quatre ans auparavant, se révèle à nouveau historique : la Fribourgeoise est la première skieuse acrobatique à placer trois double cork lors de chacun de ses sauts, ce qui lui vaut une note de 86,96 points contre 86,58 points pour sa rivale chinoise.

Les bus des Transports publics fribourgeois affichent une inscription « Bravo Mathilde! » pendant un jour pour célébrer le triomphe de Mathilde Gremaud au jeux olimpyque.