Rođena kao Margareta Geertruida Zelle 7. kolovoza 1876. u Leuvardenu u Nizozemskoj, bila je razmažena kćer trgovca koji joj je često kupovao skupe poklone. Margareta je živjela u blagostanju do svojih tinejđerskih godina kada joj je umrla majka, a otac obitelj doveo do bankrota.
S 19 godina udala se za vojnog kapetana nakon samo tjedan dana udvaranja, te otputovala s njim u Indiju. Međutim, ispostavilo se da je njen suprug pijanica i kockar koji ju je verbalno i fizički zlostavljao. Imali su dvoje djece.
Kad se par konačno rastao, kapetan je dobio skrbništvo nad jednim djetetom, a drugo je umrlo pod nerazjašnjenim okolnostima još prije razvoda. Mata Hari počela je pozirati gola i prostituirati se, a bavila se i egzotičnim plesom. U svojoj igri kombinirala je i pokrete koje je vidjela tijekom boravka u Indiji.
Svoju raskalašenu karijeru razvila je u Parizu koji ju je prihvatio raširenih ruku. Sebi je nadjenula umjetničko ime Mata Hari, što znači “sunce” ili “slika dana”, i po tom imenu povijest je pamti. Bila je visoka, atraktivna i vješta u indijskim plesovima. Na sceni se pojavljivala gotovo naga.
Mata Hari plesom je zavodila muškarce i veliki broj vojnih službenika želio je baš nju u svojoj postelji.
Svojim je nastupima privukla pažnju njemačke i francuske vlade. Upravo je nastupala u Njemačkoj kad je počeo Prvi svjetski rat. Iako Nizozemka po rođenju, smatrana je Francuskinjom i sva njena imovina bila je konfiscirana. Njemački konzulat nije joj htio nadoknaditi gubitak, ali joj je ponudio novac u zamjenu za špijuniranje Francuske.
Dok je rat bjesnio, Mata Hari je počela privlačiti pažnju francuske obavještajne službe. Postupajući po dojavi talijanske vlade, Francuska je započela postupak njene deportacije. Umjesto toga, lukava plesačica nagovorila ih je da to ne rade u zamjenu za informacije o Njemačkoj. Ona je nastavila špijunirati za obje zemlje.
Uhićena je 13. veljače 1917. u hotelskoj sobi u Parizu, nakon što je Francuska presrela njenu špijunažu za Njemačku.
Njezin ugled raskalašene žene slobodnog morala nije radio za nju tijekom suđenja, kao ni brojne molbe za pomilovanje od strane njenih ljubavnika.Osuđena je kao njemački špijun i strijeljana 15. listopada 1917. godine. Kružile su brojne priče o njenoj smrti. Jedna kaže kako je Mata Hari poslala poljubac streljačkom vodu, koji je možda bio upućen njezinu odvjetniku, bivšem ljubavniku koji je došao na smaknuće. Druga glasina kaže kako je raskrilila ogrtač i pokazala vojnicima svoje golo tijelo.
Njen stvarni angažman u ulozi špijuna nije nikada bio potvrđen. Neki povjesničari smatraju da je Mata Hari žrtvovana kako bi se prikrili drugi promašaji francuske tajne službe. Tajni dokumenti o njenom slučaju će postati javni 2017. godine. Sudbina Mate Hari bila je inspiracija brojnim filmovima, serijama, čak i video igrama. O njoj su napisane i mnoge knjige od kojim su neke ozbiljna povijesna i biografska djela, ali većina je plod mašte.