Né le 26 juillet 1965 à Amsterdam, Matthijs van Heijningen Jr. est le fils du producteur néerlandais Matthijs van Heijningen. Il commence très jeune à réaliser des bandes-annonces publicitaires pour des marques comme Toyota, Peugeot, Renault, Stella Artois, Pepsi ou Bud Light. En 1996, il signe son premier court métrage de fiction, le thriller néerlandais Red Rain. Il fait ses débuts au long métrage en 2011 avec The Thing, préquelle du classique de John Carpenter sorti en 1982, portée par Mary Elizabeth Winstead et Joel Edgerton. Il devait initialement réaliser L'Armée des morts avant que le projet ne connaisse plusieurs années de développement compliqué et soit finalement confié à Zack Snyder. Il retrouve la réalisation en 2020 avec La Bataille de l'Escaut, film de guerre produit par Netflix consacré à un épisode méconnu de la Seconde Guerre mondiale aux Pays-Bas, qui devient le tout premier long métrage néerlandais original produit par la plateforme et le deuxième plus gros budget de l'histoire du cinéma néerlandais.
Van Heijningen privilégie un cinéma de genre à grande échelle, entre fantastique glaçant dans The Thing et reconstitution historique spectaculaire dans La Bataille de l'Escaut, avec un souci constant du réalisme visuel hérité de son passage par la publicité.