Maarten van Heemskerck gimė 1498 metais Olandijos kaimo vietovėje Hemskerke. Jo tėvas buvo ūkininkas, tikėjęs, kad sūnus perims šeimos ūkį, tačiau jaunuolis pasirinko kitą kelią ir išvyko mokytis tapybos amato. Pirmuosius meistriškumo pagrindus jis įgijo pas tapytojus Harleme ir Delfte. Reikšmingas jo profesinio augimo etapas prasidėjo 1527 metais, kai jis įsidarbino Jano van Scorelio dirbtuvėje Harleme. Iš Van Scorelio, kuris buvo grįžęs iš Italijos, Van Heemskerckas perėmė itališkojo renesanso bruožus, anatominį tikslumą bei perspektyvos pojūtį. Šiuo laikotarpiu sukurtuose portretuose ir religiniuose paveiksluose išryškėjo gebėjimas sujungti olandų dailės natūralizmą su pietietiška forma.
1532 metais dailininkas priėmė sprendimą pats išvykti į Italiją ir pamatyti Antikos bei Renesanso meistrų kūrinius. Gyvendamas Romoje iki 1537 metų, jis kasdien piešė miesto architektūrą, forumų griuvėsius, antikines skulptūras bei Mikelandželo ir Rafaelio darbus. Šie piešiniai, išlikę jo eskizų knygose, tapo ne tik asmenine studijų medžiaga, bet ir itin svarbiu vaizdiniu šaltiniu to meto Olandijos menininkams. Romoje gauta patirtis iš esmės pakeitė jo stilių: figūros tapo dar dinamiškesnės, itin raumeningos, o kompozicijos – sudėtingesnės ir kupinos dramatiško judesio.
Grįžęs į Olandiją, Van Heemskerckas įsikūrė Harleme ir greitai užėmė tvirtas pozicijas vietos meniniame gyvenime. 1540 metais jis tapo Šv. Luko meistrų gildijos vadovu. Dailininkas gavo stambių užsakymų altoriniams paveikslams, tarp kurių paminėtinas Šv. Bavo bažnyčiai sukurtas triptikas ir kūrinys Šventasis Lukas, tapantis Mergelę Mariją. Be aliejinės tapybos, Van Heemskerckas išvystė itin plačią veiklą grafikos srityje. Jis parengė šimtus eskizų, pagal kuriuos profesionalūs graveriai, tokie kaip Dirckas Volckertszas Coornhertas, spausdino raižinius. Jo iliustracijos biblijinėms istorijoms, moralinėms alegorijoms bei antikiniams siužetams, pavyzdžiui, Septyniems pasaulio stebuklams, paplito visoje Europoje. Dailininkas aktyviai kūrė Harleme iki pat savo mirties 1574 metais.
Šiandienos žiūrovui Maarten van Heemskerck yra įdomus kaip menininkas, stovėjęs ties dviejų kultūrinių pasaulių – Šiaurės Europos tradicijos ir Italijos renesanso – sankirta. Jo Romos eskizai šiandien vertinami ne tik kaip meno kūriniai, bet ir kaip unikalūs istoriniai dokumentai, užfiksavę statomą Šv. Petro baziliką bei dingusius antikos paminklus. Be to, jo indėlis į masinę grafiką rodo ankstyvąjį meno komunikacijos mechanizmų vystymąsi, kai vaizdai galėjo pasiekti tūkstančius žmonių įvairiose šalyse. Žiūrint į jo darbus šiandien, dėmesį traukia dabarčiai būdingas ekspresyvumas, išraiškingos figūrų pozos ir anatominis dramatizmas, padaręs didžiulę įtaką visam Šiaurės manierizmui.