Mathilde Pfannl war von 1929 bis 1939 als Beamtin der Kleinkaufmannschaft Wien tätig, ab April 1939 arbeitete sie in der Abwicklungsstelle Handel der Wirtschaftskammer Wien. Im Jänner 1940 wechselte sie in den Kanzleidienst des Kunsthistorischen Museums (KHM) in Wien. Schon nach wenigen Monaten in der Administration holte sie der kommissarische Leiter des KHM Fritz Dworschak als Sekretärin in die Museumsdirektion, wo sie bis zum Kriegsende tätig war. Durch ihre Position hatte sie unmittelbaren Einblick in die weitreichenden Agenden Dworschaks, die neben der Leitung des Kunsthistorischen Museums auch die Verwaltung des Zentraldepots für beschlagnahmte Sammlungen in der Neuen Burg (bis Juli 1940), die Organisation der Bergungen aus den Wiener Kunstmuseen (bis Mitte 1942) und (ab August 1942) den Aufbau einer Münzsammlung für das geplante Linzer Kunstmuseum umfassten. Ihre diesbezüglichen Erfahrungen und weitere Eindrücke ihrer Dienstzeit bis 1945 hielt sie 1981 retrospektiv in einem mit Fotos versehenen Manuskript fest, das im Archiv des Kunsthistorischen Museums Wien überliefert ist. Zwar thematisierte Pfannl darin sowohl die NS- als auch die erste Phase der Nachkriegszeit, biografische Informationen über sich selbst sparte sie allerdings aus.

Im Juni 1945 suchte sie bei der Staatskanzlei um Tilgung ihres Namens aus dem Register der NSDAP-Mitglieder an. Nach kurzem Strafarbeitseinsatz konnte sie im August 1945 ins Kunsthistorische Museum zurückkehren. Der für die Durchführung des Verbotsgesetzes im Kunsthistorischen Museum zuständige Senat 7 der Sonderkommission I. Instanz beim Staatsamt für Volksaufklärung, für Unterricht und Erziehung und für Kultusangelegenheiten stufte Pfannl im Dezember 1945 schließlich als Minderbelastete ein, da ihr lediglich eine Parteianwartschaft, jedoch keine Mitgliedschaft in der NSDAP nachgewiesen werden konnte. Pfannl arbeitete wieder als Sekretärin für den nunmehrigen Ersten Direktor August Loehr sowie für die Gemäldegalerie und war ab 1955 auch mit Inventarisierungsarbeiten betraut. 1967 ging sie in Pension, 1968 erhielt sie auf Vorschlag der Direktorin der Gemäldegalerie Friderike Klauner und des Ersten Direktors des Kunsthistorischen Museums Eduard Holzmair für ihre langjährige Tätigkeit das Goldene Verdienstzeichen der Republik Österreich.