Матлюба Алимова родилась 12 августа 1954 года в городе Андижан, Узбекистан. По национальности - она наполовину узбечка. В 1978 году Матлюба окончила актерский факультет ВГИКа. Там она училась у выдающегося актера Алексея Баталова. Об этом человеке Алимова и по сей день отзывается у глубочайшим уважением.

Сразу же после окончания ВГИКа состоялся дебют Матлюбы Алимовой в кино. ЕЕ первой ролью стала страстная Лаура в телесериале «Маленькие трагедии», поставленном Михаилом Швейцером по произведениям А.С. Пушкина. В первой же своей картине Матлюбе посчастливилось играть вместе с такими грандами отечественного кино, как Иннокентий Смоктуновский, Наталья Белохвостикова, Николай Бурляев, Владимир Высоцкий, Сергей Юрский.

Вслед за «Маленькими трагедиями» Алимову пригласили на роль гордой и дикой цыганки Насти в сериал «Цыган». Эта картина принесла актрисе всесоюзную славу. Алимова настолько органично вошла в эту роль, что все зрители поверили в ее цыганские корни. Да что там зрители! Сами цыгане признали ее своей!

Позже, в 1985 году Матлюба Алимова вновь сыграла роль Насти в продолжении «Цыгана» - «Возвращение Будулая».

В 1980 году Матлюба Алимова снималась в кино немало. Среди этих работ были и главные, и эпизодические роли. Наиболее известной является ее коварная Ирина - царица византийская из исторического сказа Геннадия Васильева «Василий Буслаев».

В 1990 году Алимова отошла от кинематографа. Среди ее последних работ - роль в социальной притче грузинского режиссера Левана Закарейшвили «Они». Чуть позже вышла картина Рижской киностудии «Изобретатель фараона», где Алимова сыграла египетскую царицу Амасу. Кроме того, она снялась в одной турецкой картине.