A la edad de 13 años, Mattix comenzó a frecuentar clubes en Sunset Strip con su amiga Sable Starr, particularmente el Rainbow Bar and Grill, el Whisky A Go Go y la Discoteca Inglesa Rodney Bingenheimer.
Mattix dice que cuando tenía 14 años, ella y Starr conocieron a David Bowie mientras estaba de gira en los Estados Unidos. Cuando la gira de Bowie regresó a Los Ángeles cinco meses después, la noche antes de que Bowie actuara en el Long Beach Arena en marzo de 1973, Mattix afirmó que el guardaespaldas de Bowie fue enviado a recogerla a ella y a Starr para un encuentro sexual. Según Mattix, como le dijo a Thrillist en 2015, ella y Starr conocieron a Bowie en el Bar Rainbow antes de que los tres fueran a la suite del hotel de Bowie y tuvieran sexo: «… me des-virginizó…Esa noche perdí mi virginidad y tuve mi primer trío. Sin embargo, Starr dio un relato contradictorio de los eventos de la noche, afirmando que ella sola tuvo sexo con Bowie y que Mattix ya no estaba presente cuando estuvieron en el hotel.
Mattix también dio un relato diferente de su encuentro con Bowie al periodista musical Paul Trynka, en el que afirmó que ella y Starr buscaron la habitación del hotel en la que se alojaba Bowie y se colaron dentro, sin invitación. Mattix afirmó que cuando encontraron a Bowie, estaba «cansado» e inicialmente reacio a tener relaciones sexuales con ellos, pero que finalmente lo persuadieron.
Las alegaciones de Mattix con respecto a su experiencia con Bowie también han sido cuestionadas debido a problemas de cronología; es posible que ya haya estado en una relación con el guitarrista de Led Zeppelin, Jimmy Page, en el momento en que afirma haber conocido a Bowie, ya que la gira norteamericana de Led Zeppelin de 1972 llegó a Los Ángeles en junio, varios meses antes de que la Gira Ziggy Stardust de Bowie llegara por primera vez en octubre de 1972. El relato de Mattix es contradicho por las memorias de Pamela Des Barres I’m with the Band, en las que Barres describió a Page como una relación con Mattix a finales de 1972 y antes de febrero de 1973, por lo tanto antes de marzo de 1973, cuando Mattix afirmó haber perdido su virginidad con Bowie. Mattix también había afirmado anteriormente que había perdido su virginidad con Page, contradiciendo sus propios relatos posteriores. Además, a diferencia de las numerosas fotos de Page y Mattix juntos, y la «evidencia fuertemente corroborada y bien documentada de su relación», no existe evidencia fotográfica de Bowie y Mattix juntos.
En junio de 1972, mientras Led Zeppelin estaba en Los Ángeles para su gira norteamericana de 1972, Mattix, de 13 años, comenzó a salir con el guitarrista de Led Zeppelin, Jimmy Page. Según Rolling Stone, Page hizo todo lo posible para mantener la relación en secreto debido a la posibilidad de ser arrestado por violación de menores. Ante la insistencia del mánager de Led Zeppelin, Peter Grant, Mattix fue mantenido en una habitación de hotel cerrada con llave con un guardia de seguridad en la puerta durante la gira posterior de la banda por Estados Unidos. Mattix no viajó con Led Zeppelin mientras estaban de gira; afirmó que Page se estacionó en Los Ángeles y volaría con frecuencia para verla entre conciertos en el jet privado de la banda, El Starship. Según Mattix, después de haber estado juntos durante un año, Page estaba dispuesta a ser vista en público con ella y comenzó a llevarla a conciertos. Afirmó que terminó la relación cuando tenía 16 años después de encontrar a Page en la cama con Bebe Buell. Buell dio una versión alternativa de estos eventos, afirmando que a pesar de que Mattix «se había entregado exclusivamente a Jimmy (Page) de catorce a dieciséis años», la seguridad de Page le prohibió verlo una vez que comenzó a salir con Buell.Los biógrafos de Led Zeppelin dicen que Lori Mattix ha sido referenciada por la banda en la canción «Sick Again», específicamente con la letra:
Un día pronto llegarás a dieciséis
Painted lady in the city of liesMattix afirma haber tenido una relación físicamente íntima con Mick Jagger cuando tenía 17 años, a quien afirmó haber conocido en 1975 en una sesión de grabación con John Lennon, Paul McCartney y Ringo Starr; la reclamación ha sido cuestionada, ya que la única sesión de grabación con Lennon y McCartney ocurrió el año anterior, y no hay evidencia de que Mick Jagger estuviera presente en esa sesión. También ha afirmado haber tenido aventuras con Jeff Beck, Ronnie Wood, Mickey Finn de T. Rex, Angela Bowie, Keith Emerson, Carl Palmer y Jimmy Bain.