Mathias Skeibrok innførte naturalismen i norsk skulptur. Han oppholdt seg i Paris i siste halvdel av 1870-årene, og her mottok han avgjørende innflytelse fra fransk billedhuggerkunst. Det karakteristiske for Skeibroks skulptur er en nøktern og sannferdig realisme med vekt på gjengivelsen av detaljer.
Skeibrok vokste opp i enkle kår på Lista. Han begynte tidlig å tegne og skjære figurer i tre. Som 20-åring kom han til Christiania og fikk ansettelse som treskjærer hos en belgisk kunst- og antikvitetshandler, Jean Edmond de Coninck. Høsten 1871 kom han inn på Den kgl. Tegneskole, der han fikk Julius Middelthun som lærer. Året etter utførte han sin første portrettbyste, av zoologen Michael Sars. Både denne og portrettbysten av Johan Sverdrup (1873) er preget av Middelthuns tørre realisme. Våren 1874 kom Skeibrok inn på billedhuggeren Jens Adolf Jerichaus atelier i København. Her arbeidet han hovedsakelig med egne ting, bl.a. en portrettbyste av Edvard Grieg.
Høsten 1876 reiste han til Paris, der han kom til å oppholde seg i tre år. Her utførte han sin første skulptur med emne fra nordisk mytologi og saga, Ragnar Lodbrok i ormegården, først i liten målestokk og senere i litt over naturlig størrelse. Skulpturen er dominert av en nybarokk patos, og hovedvekten er lagt på en detaljert modellering av Ragnar Lodbroks muskuløse kropp som vrir seg i smerte etter ormenes bitt. Stillingsmotivet ligner på den franske billedhuggeren James Pradiers Promethevs i Tuileriehagen i Paris. Ragnar Lodbrok ble utstilt på verdensutstillingen i Paris 1878 og skulle bli Skeibroks endelige gjennombrudd som billedhugger.
Hans viktigste skulptur utført under dette første oppholdet i Paris var likevel Moren våker, som utmerker seg ved en uttrykksfull gjengivelse av den unge moren med det sovende barn på fanget. Den detaljerte naturalismen var noe nytt i norsk skulptur, inspirert av franske billedhuggere som Jules Dalou og Paul Dubois. I sitt kanskje viktigste verk, Trett, viste Skeibrok igjen et stykke norsk hverdagsrealisme med den unge piken som har sovnet mens hun karder ull. Skeibrok nådde her et høydepunkt i naturalistisk billedhuggerkunst, som har klare paralleller til Christian Krohgs sypikemotiver fra 1880-årene.
1878 fikk Skeibrok i oppdrag av kong Oscar 2 å modellere et relieff til Slottet i Kristiania med motiv Kong Oscar II avslører Karl Johans-monumentet, en pendant til Stephan Sindings Kong Karl Johan nedlegger Slottets grunnsten. Skeibroks ikke helt vellykkede relieff var ferdig 1879 og ble plassert i veggen i Slottets vestibyle. 1880 deltok han i den skandinaviske konkurransen om en Ludvig Holberg-statue i Bergen. Hans noe pregløse utkast tapte imidlertid mot den svenske billedhuggeren Johan Börjeson tross iherdig støtte fra landets venstreaviser.
Skeibrok holdt fast ved de historiske motiver, og under et nytt opphold i Paris 1882–83 modellerte han Snorre Sturlason dikterer Norges Kongesagaer, som ble gitt som sølvbryllupsgave til kong Oscar 2 og dronning Sofie. Den sittende Snorre har en indre spenning som gir skulpturen liv, og kraften og myndigheten minner om Michelangelos Moses. Spenningen er fremtredende også i en annen av kunstnerens viktigste skulpturer, Fredløs fra 1885. I denne levende skildringen av en mann på flukt har Skeibrok på en overbevisende måte benyttet en barokk komposisjon, der rommet blir trukket inn som en del av skulpturen.
1885 vant Skeibrok konkurransen om utsmykning av gavlfeltet på universitetets midtbygning, Domus Media. Motivet for gavlgruppen er Athene besjeler mennesket, som Prometheus har skapt. Komposisjonen er klar og modelleringen av de enkelte figurer kraftfull, men de naturalistiske detaljene kommer ikke helt til sin rett på avstand. Like fullt er Skeibroks gavlgruppe et enestående verk i norsk kunsthistorie, ettersom den er landets eneste fullstendige gavlutsmykning.
Skeibrok utførte også en Kristus-figur til Nes kirke i Hedmark 1889 og deltok 1890 i konkurransen om Tordenskiold-monumentet i Kristiania, der han oppnådde en annenplass for sitt mandige og ganske levende portrett av sjøhelten. Blant hans mange portrettbyster må fremheves Bjørnstjerne Bjørnson, Eilert Sundt, Carl Paul Caspari og Søren Jaabæk.
Mathias Skeibrok var overlærer ved Den kgl. Tegneskole fra 1889. Han hadde mange elever, bl.a. Gustav Vigeland, som assisterte ham i arbeidet med gavlgruppen til Universitetets midtbygning. Han satt i Nasjonalgalleriets styre fra 1886 og i styret for A. C. Houens legat. 1895 ble han utnevnt til ridder av 1. klasse av St. Olavs Orden.