Mata Hari, tên khai sinh là Margaretha Geertruida, sinh ngày 7/8/1876 trong một gia đình buôn bán mũ phát đạt ở thị trấn Leyvarden, miền Bắc Hà Lan.
Năm 19 tuổi, qua mục 'Kết bạn trăm năm' của một tờ báo, Margaretha quen biết và kết hôn với Rudolf John MacLeod, sỹ quan quân đội. Tuy nhiên, cuộc hôn nhân với người chồng nghiện rượu sớm kết thúc vào năm 1906.
Mata Hari từng nổi tiếng gần xa nhờ gương mặt xinh đẹp, khả năng khiêu vũ điêu luyện cùng phong cách thời trang táo bạo và tính cách phóng khoáng.
Từ năm 1903, Margaretha chuyển đến Paris và bắt đầu cuộc sống mới với nghề vũ nữ và mang nghệ danh Mata Harin.
Bằng những vũ điệu phương Đông học tại Java kết hợp với màn múa thoát y, Mata khi ấy trở thành một trong những vũ nữ được yêu chuộng nhất tại Paris và thậm chí là cả châu Âu trước Thế chiến I.
Năm 1914, khi Thế chiến I nổ ra, Mata Hari đến Berlin, Đức lưu diễn. Vốn ưa mạo hiểm và cũng đang cần tiền, bà nhanh chóng nhận lời làm gián điệp cho Cục Tình báo Đức với mật hiệu H.21.
Những vũ điệu của Mata từng làm rung động cả châu Âu.
Nhiệm vụ của H.21 là thu thập tin tức hoạt động quân sự của Pháp thông báo cho cơ quan tình báo Đức. Tuy nhiên Elsa Shragmuyller, người phụ trách trực tiếp H.21 sau này cho biết toàn bộ tin tức mà H.21 cung cấp không bao giờ được sử dụng vì chúng không có ý nghĩa gì về mặt kinh tế, chính trị lẫn quân sự.
Tháng 8/1916, trở về Paris 2 năm sau, Mata nhanh chóng được mật vụ Pháp tiếp cận nhờ những mối tình xuyên biên giới với chính khách và giới quân sự Đức.
Nữ điệp viên này sau đó được đưa tới gặp Đại uý Ladou, sỹ quan của Cục Phản gián Pháp và nhận lời hợp tác với cơ quan tình báo Pháp với nhiệm vụ là đến Brussels, Bỉ (đang bị quân Đức chiếm đóng) để thu thập tin tức tình báo.
Tuy nhiên trên đường đến Bỉ, Mata Hari bị cảnh sát Anh bắt nhầm và sự nhầm lần này khiến thân thế điệp viên Đức của bà bị bại lộ. Anh ngay sau đó đã thả Mata nhưng đồng thời cung cấp thông tin này cho phía Pháp.
Mata không hay biết chuyện này cho tới khi trở lại Paris 1 tháng sau đó và ngay lập tức bị bắt với cáo buộc là điệp viên Đức.
Khi đó, Đại úy Ladou, người nhận trách nhiệm quản lý trực tiếp Mata phủ nhận hoàn toàn việc ông trao nhiệm vụ cho vũ công này.
Sau 4 tháng thẩm vấn, toà án quân sự của Pháp tuyên án tử hình Mata Hari với tội danh cung cấp bí mật quân sự của quân đồng minh cho quân đội Đức, trực tiếp khiến 50.000 lính Pháp thiệt mạng, đồng thời gián tiếp khiến 17 tàu chiến của liên quân bị chìm.
Sáng sớm 15/10/1917, một chiếc xe đưa Mata Hari từ nhà tù tại Paris đến một doanh trại quân đội ở ngoại ô thành phố để xử tử.
Cho đến nay, vẫn có một số giai thoại được người Pháp truyền tai nhau rằng, nữ sát thủ này đã khoe cơ thể của mình trước khi xử tử để đánh lạc hướng đao phủ.