Мартин де Вос родился в Антверпене ок. 1531 г. В 1558 году был принят мастером в антверпенскую гильдию. Де Вос, также как и в своё время его отец и учитель Франс Флорис, совершил поездку в Италию для постижения приемов маньеризма — стиля популярного в то время. В 1522 году он знакомится с известным голландским живописцем Питером Брейгелем Старшим; в этом же году они вместе посещают Флоренцию, Венецию и Рим, где Мартин пишет картину «Непорочное зачатие» для церкви S. Francesco a Ripa. В его работах просматривается четкая линия венецианской школы живописи; возможно эта техника была освоена им во время работы в студии Тинторетто (его помощником). В 1560 году Мартин де Вос женился на Джоанне Ле Боук, которая стала его единственной супругой и любовью на всю жизнь (у них было восемь детей, один из которых также выбрал профессию отца). После иконоборческих погромов в 1566 году, он был одним из нескольких художников, которые в значительной степени были ответственны за косметический ремонт церковных алтарей в Антверпене. За этот период Мартином де Восом были созданы многие из его значительных работ, такие как «Образ Богородицы» (1602), написанный для часовни Гильдии Святого Луки, и «Брак в Кане Галилейской» (1597; на иллюстрации справа), написанный для цеха винного алтаря Гильдии, которая позже стала достоянием Антверпенского музея гильдий. В 1572 году Мартин де Вос удостаивается звания декана Антверпенской гильдии. Его племянник Виллем де Вос — ученик гильдии, также впоследствии станет художником.
Де Вос был весьма разносторонним и плодовитым художником. В начале своей карьеры он писал портреты и фигурные сцены, затем основной темой его произведений стали библейские и отчасти мифологические сюжеты. Большое влияние на его творчество оказал известный в свое время нидерландский художник Питер Арстен. Работы позднего периода творчества Мартина де Воса характеризуется динамизмом, а также теплыми и яркими красками.
Он также был основателем Общества Романистов, в котором принимали участие известные художники, ценители и гуманисты того времени, приезжавшие в Рим и высоко ценившие его гуманистическую культуру.
Де Восу также приписывают создание овального образа Архангела Рафаила и Молодого Тобиаса в Кафедральном соборе Мехико.
Как живописец, Мартин де Вос был особенно продуктивен в период с 1580 по 1585 годы (время удержания власти кальвинистов в Антверпене), в ходе которого он создал в общей сложности более 1600 работ, среди которых были наиболее известные шедевры живописи и графические рисунки, служившие моделями для гравюр наиболее известных граверов голландского периода. Ему довелось творить в эпоху набольшего могущества и расцвета Нидерландов (в искусстве это время упоминается как Золотой век голландской живописи).
Его работы находятся во многих известных музеях мира, таких как: Музей Гуггенхайма в Бильбао (Похищение Европы), Музей изящных искусств и археологии Шалон-ан-Шампань (Сражение Миневры с Венерой), Музее изящных искусств в Севилье (Воскресение Христово), (копия картины также находится в Детройте и в Амстердамском государственном музее). Институт искусства Курто в Лондоне и Музей Сан-Франциско также обладают серией работ мастера.
Рождество Христово, 1577, Собор Антверпенской Богоматери
Аллегория семи свободных искусств, 1590, частная коллекция
Образ Богоматери Святого Луки, 1602 Мартин де Вос.(Королевский музей изящных искусств, Антверпен)
Страшный суд, 1570, Мартин де Вос.
Святая Родня, 1585 Мартин де Вос.
Искушение Святого Антония, 1594 Мартин де Вос (Королевский музей изящных искусств, Антверпен)
Алтарь Святого Томаса, 1574. Мартин де Вос (Королевский музей изящных искусств, Антверпен)
Портрет Антония Ансельмуса, его жена и их дети, 1577, Королевский музей изящных искусств, Брюссель. Мартин де Вос.
Благая весть, 1601, Королевский музей изящных искусств, Антверпен. Мартин де Вос.
Сцена из жития Богородицы, ок. 1600, Собор Богоматери в Турне. Мартин де Вос.
Укушение гадюкой Святого Павла на острове Мальта, ок. 1567, Музей Лувр, Париж. Мартин де Вос.
Семья Святой Анны (фрагмент), 1585
Моисей со скрежалями завета, 1575 Гаагский Mauritzhuis
Адам и Ева после изгнания из земного рая, гравюра по рисунку, 1583 Мартин де Вос.
Царь Соломон на троне. Песнь песней. Мартин де Вос, 1590 год