ging hij in het voorjaar van 1532 naar Rome; volgens van Mander verliet hij die stad in 1535, doch uit zijn schetsen uit Rome blijkt, dat hij op zijn vroegst in 1536 vandaar vertrokken is. In 1538 was hij zeker weer in Haarlem terug. In 1540 werd hij tot deken van het St. Lucasgilde gekozen en in 1572, vóór het beleg, verhuisde hij naar Amsterdam, waar hij bij zijn vroegeren leerling J. Rauwerd inwoonde. Volgens van Mander waren J. Rauwerd, Cornelis Simon Jansz. Kies en Aertgen van Leyden zijn leerlingen. Onmiddellijken invloed heeft H. zeer weinig gehad, eigenlijk getuigen alleen de prenten door G.v. Groeningen daarvan. Zijn werken werden over het algemeen niet hoog geschat; toch bezaten Rembrandt en Fr. Hals schilderstukken van hem. Schilderijen van zijn hand bevinden zich te Alkmaar (2); Amsterdam, Oude kerk; Amst. Rijks-Museum (2); toegeschreven aan H. wordt ook een schilderij voorstellende een mansportret in het Deutzenhofje te Amsterdam; Bernard-Castle Bowes Museum; Brussel, Museum; Cambridge, Fitz William Museum; Keulen, Wallraf-Richartz-Museum; Delft, Sted. Museum; Frankfort verz. Uhlmann 1910; Hampton Court Palace (2); Herdringen, Westfalen (2); verz. Anès Mei 1894; verz. v. Straelen v. Lerins 1885; Madrid verz. Traumann; Cassel, Museum; New-York, Metrop. Museum; Petrograd; Pommersfelden, verz. graaf v. Schönborn; Potsdam, Sans souci; Praag, Gal. Nostitz; Rennes; Straatsbrug; Turijn, Academie; Weenen, Albertina; Weenen, Hofmuseum; idem verz. Frölich, 1910,; Weenen, Gerisch 1910; Weenen, verz. Schönborn Buchham; Voorst, verz. Schimmelpenninck v.d. Oyen (2 portretten); een copie n.M.v.H. door Bar. Graat voorstellende een beweening in de August-statie te Amsterdam wordt in de cat. der tentoonstelling te Utrecht van 1913 genoemd.
Twee schetsboeken van van H. bevinden zich in het Museum te Berlijn, andere teekeningen bevinden zich te Amsterdam, 's Rijks-Prentenkabinet (9), coll. R.W.P. de Vries 1909, (2); Berlijn (8); Brunswijk (2); Linköping Dom; Luik, verz. P.v. Zuylen; Bussum (2); Darmstadt (2); Florence, Uffizi (3); Frankfurt (2); Haarlem; Haarl., Gemeente-archief; Hamburg, Kunsthalle (3); Kopenhagen (151); Stuttgart; verz. Lanna, Praag; Weimar, Goethehuis; Weenen, Albertina (4); Weenen, Kon. Hofbibliotheek; Hugenpoet, verz. L. van Fürstenberg; Rijssel, Museum; Rotterdam, Boymans (4 bijbelsche voorstellingen, studieblad, 7 landschappen).
Wat betreft het grafisch werk van M. van Heemskerk, in 1548 maakte hij ontwerpen voor graveurs, zooals ook F. Floris en L. Lombard omstr. 1550 in de Zuid.-Nederlanden deden, waardoor een begin werd gemaakt met de in de 17de eeuw zoo gebruikelijke manier van scheiding tusschen ontwerper en graveur, zooals Marc. A. Raimondi in Italië voor het eerst had gedaan. H. had als graveur voor zijn ontwerpen D.V. Coornhert; deze prenten dateeren van 1548-59; ook C. Bos graveerde in dien tijd eenige prenten naar hem. Van omstr. 1560-1574 graveerden naar hem ook Ph. Galle, Herm. Muller, C. Cort en verder B. Dolendo, W. Swanenburg, J. Jacquemart, Ch. van Mechel, H. Jz. Muller, W. Unger, D. Veelwaard, H. Lederer, J. Martham, H. Wierix, J. van Stalburch. Waarschijnlijk heeft Heemskerk, volgens Preibisz, zelf niet gegraveerd, volgens anderen wel o.a. de Jozef-legendereeks, de passie van Christus, Adam en Eva, verdrijving uit het Paradijs, geschiedenis van Izaak, Jacob, Judas en Thamar, de vlucht van Egypte, de Dwaze en Wijze