Najstniška leta je preživela pri mami Viti Mariji Stanonik v Poljanah v Poljanski dolini. Odraščala je na turistični kmetiji, ki je sprejemala goste iz raznih krajev sveta. Ker je opazovala in poslušala drugačne ljudi, ki so govorili različne jezike, se ji kasneje ni bilo težko naučiti nekaj tujih jezikov. V osnovno šolo je hodila najprej v Poljane nato pa v Gorenjo vas. Najprej je obiskovala gimnazijo v Kranju nato pa še v Škofji Loki. Z lahkoto se je učila tuje jezike, zelo pa jo je zanimalo naravoslovje. V tem času je študirala tudi glasbo. Že od nekdaj jo je zanimalo delovanje človeških možganov. Ker v Sloveniji tedaj ni mogla študirati tega, kar je hotela (nevrolingvistiko, nevroznanost), se je odločila to študirati v ZDA. Dokončala je študije medicine, biologije, germanistike, psihologije in političnih ved. Naredila je še magisterij iz kognitivne psihologije. V začetku leta 2002 pa je zaključila doktorat iz kognitivne nevroznanosti. Znanstveno pot je nadaljevala s specializacijo iz nevrologije. Glavni mentor ji je bil dr. John Dougherty. Dr. de Leonni Stanonik pripada ekskluzivnemu klubu znanstvenikov kognitivnih nevroznanosti, nevrologije in biološke psihologije. Udeležuje in predava po mnogih kongresih po svetu in tudi v Sloveniji.
Kako dober vtis je naredila na gorenjsko javnost, se je pokazalo leta 2002. Šestindvajsetega novembra je opravila intervju za časopis Gorenjski glas. Decembra pa je bila izbrana za Gorenjko meseca. V februarju 2003 je bila gostja 70. Glasove preje v Galeriji Krvina v Gorenji vasi in izkazalo se je, da je bila od vseh do tedaj najbolj obiskana.
V ZDA je delala v univerzitetni bolnišnici Tennessee. Raziskovalno in profesionalno se zadnje desetletje ukvarja s telemedicino in preučevanjem ter gradnjo različnih zdravstvenih sistemov s pomočjo naprednih tehnologij. Ker orodje eZdravja in telemedicine uporablja pri svoji rutinski zdravniški praksi, ima zato veliko izkušenj na področju telemedicine pri vsakdanjem delu s pacienti. Je strokovnjakinja na področju telemedicine, še posebej razvoja telemedicinskih sistemov za travmo ter akutne poškodbe možganov. Skupaj s slovenskih veleposlaništvom v Washingtonu, Mednarodno virtualno e-bolnišnico, delegacijo EU v ZDA, vel. Norveške, Švedske in Nizozemske, Global Health Council-om, WHO/PAHO ter “Office for Science and Technology Policy” v Beli hiši je ustanovila in predseduje seriji konferenc imenovanih Inovacije v globalnem zdravju ter razvoju, ki imajo poudarek na naprednih tehnologijah, telemedicini in eZdravju ter zdravstveni diplomaciji. Njihovo delovanje je v letu 2010 prispevalo k sprejetju sprememb nove deklaracije Združenih Narodov.
Dr. Mateja de Leonni Stanonik se je v začetku leta 2011 odzvala povabilu ministra za zdravje Doriana Marušiča, da prevzame vodenje projekta eZdravja v Sloveniji. Zamenjala je prejšnjo vodjo projekta Gorenjko Smiljano Vončina Slavec, potem ko je minister Marušič njen projekt po opravljeni evropski evalvaciji ustavil. Ta projekt predvideva, da bodo že v začetku leta 2012 v nekaterih slovenskih regijah vpeljani elektronsko naročanje, elektronski recept in teleradiologija. Minister Marušič jo je imenoval za Generalnega kirurga RS. 13. junija 2011 je odstopila kot vodja nacionalnega informatizacijskega projekta eZdravje na ministrstvu za zdravje in minister Dorjan Marušič je je njeno odpoved sprejel.
Leta 1991 si je pri ameriških oblasteh prizadevala za priznanje neodvisne države Slovenije. Imenovana je bila za Častno konzulko RS v ZDA, s slovenskim veleposlaništvom v ZDA pa sodeluje na področju medicinske diplomacije. Je predsednica organizacijske in znanstvene komisije konferenc na področju globalnega zdravja na veleposlaništvu RS v ZDA, kjer so delo zastavili tako, da je postalo naše veleposlaništvo v Washingtonu središče, takoimenovani hotspot, multidisciplinarnih pogovorov in povezav na področju eZdravja, telemedicine in inovacij v globalnem razvoju v zdravstvu.
R. Pesek (pripravila in vodila oddajo): Polnočni klub: Ne učimo se za šolo, ampak za življenje / [gostje oddaje] Mateja Stanonik, Petra Munda Dremelj, Pavle Ravnohrib, Mira Ališič, Ljubljana 2003 : TV Slovenija
M. de Leonni Stanonik: Konzulstvo je posebna čast : prof. dr. Mateja de Leonni Stanonik, dr. med. , ob podelitvi naslova Častnega konzula države Slovenije v ZDA, Gorenjski glas 2003, št. 48 (20. jun.), str. 3
J. Košnjek: Lepota se ne nahaja v očeh, temveč v možganih občudovalca : 70. Glasova preja z dr. Matejo de Leonni Stanonik, dr. med., Gorenjski glas 2003, št. 13 (14. feb.), str. 16-17
M. Naglič: Dr. Mateja de Leonni Stanonik: Agata 2003 : 70. Glasova preja: Razumeti delovanje možganov, Gorenjski glas 2003, št. 13 (14. feb.), str. 15
J. Košnjek: Občinstvo je spraševalo, Mateja je odgovarjala / Mateja de Leonni Stanonik, Gorenjski glas 2003, št. 13 (14. feb.), str. 18
M. Miklavčič: Nobelova nagrada za medicino? Zakaj pa ne? : dr. Mateja de Leonni Stanonik, kognitivna znanstvenica, Naša žena 2002, št. 3 (mar.), str. 10-12
J. Košnjek: Leta 2002 so nam ostali v spominu, Gorenjska 2002-2003, str. 59