Nació en Estocolmo, hijo del pintor holandés Martin Meytens el Viejo, que se había mudado de La Haya a Suecia hacia 1677. Al comienzo de su carrera realizó un largo viaje de estudios visitando Londres, París y Viena. Luego vivió y trabajó mucho tiempo en Italia (Roma, Turín). Inicialmente pintó pequeños retratos en miniatura sobre esmalte, y no se pasó a la pintura al óleo hasta 1730, al establecerse en Viena. En la capital austríaca se hizo muy popular como retratista de la corte y la aristocracia. En 1732 se convirtió en pintor de cámara del emperador y en 1759 en director de la Academia de Bellas Artes de Viena. Meytens fue uno de los pintores más representativos del retrato cortesano barroco y, a través de sus alumnos y seguidores, su influencia permaneció viva y extendida por todo el imperio mucho tiempo.
Devoto protestante, permaneció soltero toda su vida. Sus variados intereses, erudición y agradables modales fueron muy apreciados en los elevados círculos sociales donde se movió.
La vie de Mr. de Meytens à Vienne communiquée par lui-même. Fait à Vienne le 1 Juillet 1755, in: T. Baden (Hrsg.), Briefe über die Kunst von und an Christian Ludwig Hagedorn, 1797
A. Gauffin: Martin von Meytens d.y. och hans nyförvärvade arbeten i statens konstsamlingar, in: Nationalmusei årsbok, 1920
A. Weißenhofer: Martin de Meytens und der Wiener Hof, in: Mitteilungen des Vereines für Geschichte der Stadt Wien, 4, 1923
W. Kramm: Fürst Karl von Waldeck und die Wiener Hofmaler Martin von Meytens und August Querfurt, in: Zeitschrift des deutschen Vereins für Kunstwissenschaft, 5, 1938
B. Lisholm: Martin van Meytens d.y. Hans liv och hans verk (mit einer Zusammenfassung auf deutsch), Malmö 1974
E. Baum: Katalog des Österreichischen Barockmuseum im Unteren Belvedere in Wien, 2, 1980, S. 425ff.