La collaboration entre Francis Lai et Mireille Mathieu date de 1966 alors qu’il était son accordéoniste avant le succès mondial de « Un homme et une femme », chanson que Mireille a également contribué à populariser dans le monde entier.
Francis Lai a écrit plus d’une trentaine de chansons pour Mireille dont « C’est ton nom » (1966), un album complet « Mireille Mathieu chante Francis Lai » en 1972, « Je t’aime avec ma peau » (1978), « T’aimer » (1986), « La vie n’est plus la vie sans nous » (2002), « Un peu d'espérance » (2005).
Mais c’est « Une histoire d’amour » (1971), sa création en français de la chanson du Film « Love Story » qui est leur plus grand succès en commun.
Cette chanson a en effet été classée parmi les 100 plus grands succès français des cinquante dernières années.
La collaboration de Mireille avec des musiciens de films se poursuit en 1974 avec l’album en italien « Mireille Mathieu chante Ennio Morricone ».
Mireille est la seule, avec la grande chanteuse italienne Milva, à avoir eu les honneurs d’un tel album avec Ennio Morricone qui lui a même concocté deux chansons originales.
Alors qu’elle connaît de nombreux succès populaires fédérateurs comme « Tous les enfants chantent avec moi » écrit par Eddy Marnay sur une musique de Bobby Goldsboro, Mireille élargit son répertoire à différents styles de chansons.
La collaboration avec Alice Dona pour la musique et avec Serge Lama ou Claude Lemesle pour les textes lui permet de défendre des chansons fortes comme « Le Silence » ou « Le Strapontin » en 1977.
Elle reprend du même Lama, la chanson « L’esclave » (1976) ou, juste après la loi Veil, aborde la question de l’avortement en 1976 dans « L’anniversaire ».
Mireille adapte également quelques succès anglo-saxons comme « A Blue Bayou » (1978) de Roy Orbison et « Une Femme Amoureuse » (1980).
Au début des années 1980, Mireille Mathieu est devenue une vocaliste à l’américaine.
Elle a enregistré en 1979 deux albums complets avec Paul Anka (en français et en anglais) et un autre avec le chef d'orchester américain Don Costa.
Elle est devenue sur scène ou dans les shows de Maritie et Gilbert Carpentier, une meneuse de revue reprenant les succès de la comédie musicale américaine comme « Over the Rainbow », « La chanson du Trolley », « People » ou « Sweet Charity ».
Un projet d’adaptation de « The Wiz », la version modernisée du Magicien d’Oz créée à Broadway et tournée au cinéma par Diana Ross et Michael Jackson, à Paris ne voit pas le jour mais Mireille chantera deux chansons adaptées de la comédie musicale.
Alors qu’elle continue à chanter dans le monde entier (tournées en Allemagne, au Japon, au Canada, au Mexique, passage au Carnegie Hall de New York), Mireille est de plus en plus sollicitée.
Après « Bravo tu as gagné », son adaptation de « The Winner Takes It All » avec le groupe Abba dans le chœurs (1981) et un duo à succès dans toute l’Europe avec Patrick Duffy, « Together we’re strong » (1983), sa rencontre avec Plácido Domingo au cours d’un Grand Echiquier de Jacques Chancel sur l’aria « Tous mes rêves » composée par Michel Legrand, sur des paroles de Jean Dréjac, lui permet de développer un répertoire à la frontière de la variété et du classique.
Elle débute une longue collaboration avec Janine Reiss, grande répétitrice de chanteurs d’Opéra, qui lui permet de renforcer sa maîtrise vocale.
Cela se ressent dans son duo avec le ténor Wagnérien Peter Hoffmann dans « Scarborough Fair », dans « Chanter » en 1984, repris depuis par de nombreuses chorales ou « La demoiselle d’Orléans » en 1985.
Cette chanson accompagne son grand retour sur scène à Paris sur la scène du Palais des congrès en 1986, pour ses vingt ans de carrière, durant un mois devant 110 000 personnes.
Peu de temps avant, Mireille avait été désignée chanteuse préférée des Français par un sondage auprès des lecteurs du magazine Télé 7 Jours à l’occasion des premières victoires de la musique (Michel Sardou étant le chanteur préféré).
La fin des années 80 est marquée par une grande tournée en Chine en 1986 où elle est l’une des premières artistes occidentales à se produire et une autre grande tournée en URSS en 1987 au cours de laquelle elle est accompagnée par les chœurs de l’armée rouge.
En 1986 également, elle chante la chanson officielle de la France pour le centenaire de la Statue de la Liberté en duo avec Andy Williams à New York devant les présidents Reagan et Mitterrand.
En 1987 elle reçoit l’ordre national du mérite, Jacques Chancel lui consacre un Grand Echiquier spécial où elle interprète plusieurs mélodies classiques.
Sa première autobiographie « Oui, je crois » rédigée avec Jacqueline Cartier paraît et se classe en tête des ventes.
En 1988, la sortie du single « L’enfant que je n’ai jamais eu » (inclus également dans une compilation de ses grands succès qui sera certifiée double disque d’or) marque son entrée dans une nouvelle maison de disques, Carrère (après Barclay de 1966 à 1972, Philips de 1973 à 1982 et Ariola de 1983 à 1987) et le début d’une collaboration avec Didier Barbelivien et Pascal Auriat.
Mireille sera nommée Chevalier de la Légion d'honneur (1er ordre), le 9 décembre 1999, par Jacques Chirac, président de la République française.
La disparition brutale de son mentor Johnny Stark en 1989 amène Mireille à prendre en main seule sa carrière (avec sa sœur Monique) et à réduire l’intensité tant de ses prestations scéniques que sa production discographique.
Elle dédie son album de 1989 à Johnny Stark « l’Américain » et crée une chanson de François Feldman « Ce soir, je t’ai perdu » au cours de son Palais des Congrès de 1990.
Mireille se consacre dès lors plus aux pays étrangers où sa voix symbolise la France.
Son premier album totalement en espagnol « Embrujo » qui reprend principalement de grands thèmes classiques est double disque d’or en Espagne en 1989.
Elle enregistre plusieurs albums en Allemagne et chante en Italie (au festival de San Remo par exemple), en Finlande (Turku 1991, 1994, 1997), en Ukraine, en Slovaquie, en Russie, aux États-Unis, etc.
Une compilation sortie en 2000 au Canada est également disque d’or.
Ses apparitions en France, plus rares, font cependant toujours l’évènement.
Son disque hommage à Piaf en 1993 (et réédité en 2003) se vend à près de 100.000 exemplaires.
Son album de 1995 « Vous lui direz » comporte des chansons écrites principalement par Michel Jourdan et Noam Kaniel ainsi qu’une chanson de Maxime Le Forestier « À la moitié de la distance ».
En 1998, après un passage en trio avec Alain Souchon et Julien Clerc à l’émission des Restos du cœur sur la chanson « Femme Libérée », elle chante à l’Olympia en décembre et sort deux inédits au sein d’une compilation intitulée « Son grand numéro » dont une adaptation de « Un-break My Heart » de Toni Braxton, « Reste avec moi ».
En 2002, Mireille effectue son retour en France avec l’album « De tes Mains » produit par Mick Lanaro et arrangé par Jean Musy.
D’une tonalité mélancolique et introspective, cet album comporte plusieurs chansons marquantes comme « La solitude » écrite par Gérard Presgurvic, « La vie n’est plus la vie sans nous » (Patrice Guirao/Francis Lai) ou « Personne » (Caroline Cabat/Jean Musy).
Plusieurs chansons font écho pudiquement à la vie de Mireille : « Aujourd’hui je reviens » ou « De tes mains ».
Cet album accompagne une semaine de spectacle en novembre à l’Olympia qui remporte un grand succès suivi de sa première tournée depuis vingt ans en France, Suisse et Belgique.
Ce retour est accompagné de plusieurs apparitions radiophoniques et télévisées en particulier un spécial « Vivement Dimanche » de Michel Drucker où Mireille reçoit Tom Jones et connaît une des plus fortes audiences de l’émission.