Родился в семье голландского художника Мартина Ван Майтенса-старшего. Его отец переселился из Гааги в Швецию. Первые уроки живописи получил у своего отца.
Для совершенствования мастерства Майтенс объездил ряд столиц европейских государств: в 1714 году он посетил Лондон, в 1717 — Париж и в 1721 — Вену, затем поселился в Италии, где работал в течение 1723—1729 (Рим, Турин).
Здесь во Флоренции, Милане и Турине его небольшие по размеру картины стали пользоваться большой популярностью.
Вначале его основными произведениями были портретные миниатюры на эмали.
Около 1730 года Майтенс обратился к написанию картин масляными красками.
На короткое время он посетил свою семью, живущую в Швеции, а затем в 1730 вернулся в Австрию и поселился в столице империи. Здесь он вскоре стал очень популярным портретным живописцем, не только у местной аристократии, но и у королевской семьи.
В 1732 он стал придворным живописцем, а в 1759 был назначен директором академии изобразительных искусств в Вене.
Создал большое количество живописных портретов во французском стиле, больших представительных семейных портретов и портретов аристократических династий.
Иллюстрировал все государственные исторические события и церемонии, таких как, коронация императора Иосифа II.
Воспитал многих учеников и помощников, которые помогали ему при создании монументальных многофигурных картин.
Влияние Мартина ван Майтенса в течение долгого времени было широко распространенным по всей Австро-Венгерской империи.