Исток находится у селения Большая Матыра рядом с шоссе Р119 Орёл — Тамбов. После села Яблоновец, где в неё впадает река Плавица, становится полноводной. У границы Липецка впадает в реку Воронеж (напротив Сокольского; левый приток).
Питание реки по большей части снеговое. Замерзает Матыра в ноябре — начале декабря, вскрывается в конце марта — первой половине апреля. Среднегодовой расход воды — в 39 км от устья — 11,7 м³/сек.
В 1976 году на Матыре создано Матырское водохранилище для нужд Новолипецкого металлургического завода (ныне — комбината). Оно протянулось от села Аннино за Новую Жизнь. После дамбы река вновь становится неширокой и протекает по болотистой местности.
Река была своеобразной границей между степью кочевников-скотоводов и лесостепью оседлых земледельцев. Матыра видела орды скифов и сарматов, хазар и половцев. По берегам её только в пределах Петровского района Тамбовской области выявлено не менее четырёх десятков древних памятников всех эпох, начиная от верхнего палеолита. Среди археологических находок — следы многочисленных поселений, остатки острожка[2], земляных валов, курганов, кости мамонта, долблёные лодки, «каменные бабы», а в 80-х годах XIX века на глубине более двух метров нашли хорошо сохранившийся деревянный сруб избы (см. фото).
Восточным славянам Матыра стала известна задолго до X века новой эры. Поселились они на её берегах не позже этого времени. На Матыре выявлено три крупных древнерусских поселения и около 20 небольших. Во второй половине XIV века из-за набегов степняков край обезлюдел. Вновь заселять земли в середине XVII века начали русские из Рязанского края, а вскоре началась и массовая раздача земель служилым людям из Сокольского и Козловского уездов. Именно тогда были основаны все крупные однодворческие сёла Козловского и Липецкого уездов в Поматырье.[3]
Тынково, Тафино, Дубровка, Волчки, Знаменка, Яблоновец, Большой Избердей, Аннино, Грязи, Казинка, Ярлуково.