Gruppen publicerade förra veckan en granskning som visade hur annonser från amerikanska teknikjättar dykt upp i samband med inlägg från antisemitiska och rasistiska konton på sociala medier-plattformen X, tidigare Twitter.
I stämningen hävdar X att granskningen är fabricerad i syfte att "driva bort annonsörer från plattformen".
Anklagelserna tillbakavisas av Media Matters chef, Angelo Carusone.
"Det här är en tramsig stämningsansökan som syftar till att trakassera X:s kritiker till tystnad", säger Carusone i ett uttalande.
Flera amerikanska bolag, däribland IBM och NBCUniversal, valde att stoppa sina annonser på X efter granskningen. Men X menar att Media Matters medvetet manipulerat algoritmerna och på så vis nått ett resultat som inte är representativt för vad genomsnittliga användare ser på plattformen.