1809 Maire en Ontvanger van het middel der verponding was gevonden, volgde zijn vader, die in dienst getreden tot den rang van majoor (1814) later tot dien van Luitenant-kolonel bevorderd was, in zijn verschillende garnizoensplaatsen met zijn gouverneur J.L. Jeannet uit Neufchâtel, en toen deze in 1819 tot Grietman van Kollumerland en Nieuw-Kruisland benoemd was, naar Friesland.
In 1824 werd hij als student aan het Athenaeum te Franeker en in 1828 te Groningen ingeschreven en promoveerde in 1830 na het verdedigen van een Specimen exhibert nonnalla de alimentis praestandis. Slechts voor korten tijd had zich van Heemstra als advokaat te Leeuwarden gevestigd, daar hij in October van 1830 de betrekking van Grietman van Doniawerstal aanvaardde. Toen de Belgische revolutie uitbrak werd hij eerste luitenant bij de mobiele Friesche schutterij en keerde als kapitein te Langweer, de hoofdplaats van zijne kleine Grietenij, terug. Eerst in 1838 begon voor van Heemstra de staatkundige loopbaan. Ofschoon geen Lid van de Ridderschap van Friesland zijnde koos deze hem tot lid van de Provinciale Staten. In 1849 tot Grietman van Oost-Dongeradeel benoemd, vestigde hij zich te Metslawier.
De ruimte ons vergund veroorlooft ons niet te gewagen van hetgeen van Heemstra als lid der Staten van Friesland verrigtte, noch stil te staan bij zijn voorstel nopens de grondwetherziening, den 2den Julij 1844 in de vergadering gedaan, waardoor hij in Friesland eensklaps op den voorgrond trad en veler oogen in Nederland eensklaps op hem gevestigd werden, en hoe hij, als lid der Tweede Kamer, een der warmste voorstanders van deze was.
Met een overgroote meerderheid door de Staten van Friesland (13 Julij 1847) herkozen, duurde van Heemstra's eerste parlementatre loopbaan tot 30 Junij 1848, toen hij tot tijdelijk later tot definitief Minister voor de zaken der Hervormde en andere eerediensten benoemd werd.
Na op zijn verzoek van zijn ministriëele betrekking ontslagen te zijn, werd van Heemstra op nieuw tot lid der Tweede Kamer gekozen, en bleef zulks tot 20 Augustus 1850, toen de Kamers door het invoeren der nieuwe kieswet werden ontbonden. Ook gedurende zijn tweede parlementaire loopbaan, nam Heemstra ijverig deel aan de werkzaamheden der Kamer tot dat hij tot Commissaris des konings te Utrecht werd benoemd. Acht jaren mogt hij met ijver die betrekking vervullen, toen bij (31 Maart 1858) tot Commissaris des Konings in Zeeland werd benoemd.
In 1860 verwisselde hij Middelburg met 's Hage, tengevolge zijner benoeming tot Minister van binnenlandsche zaken.