Maartje Raijmakers studeerde filosofie aan de Universiteit van Amsterdam waar zij in 1992 afstudeerde in de filosofische logica met een aantekening Kunstmatige Intelligentie. Zij promoveerde aan de afdeling Psychologie van de UvA in de cognitieve ontwikkeling (1996). Aan dezelfde afdeling was zij 10 jaar postdoc op verschillende persoonsgebonden beurzen alvorens universitair hoofddocent (UhD) te worden. Sinds 2011 is zij bijzonder hoogleraar cognitieve ontwikkeling aan de Universiteit van Amsterdam (Afdeling Psychologie) vanwege de stichting NCWT (Nederlandse Centra voor Wetenschap en Technologie) en science museum NEMO. Van 2015 tot 2018 was zij tevens UhD aan de afdeling Pedagogiek en Onderwijswetenschappen van de  Universiteit Leiden. Sinds 2018 is zij als hoogleraar orthopedagogiek en onderwijswetenschappen aan de Vrije Universiteit Amsterdam en als UhD/bijzonder hoogleraar cognitieve ontwikkeling aan de Universiteit van Amsterdam (afdeling Psychologie) actief als nationaal en internationaal onderzoeker.

Het zwaartepunt van haar onderzoek lag lange tijd op de cognitieve ontwikkeling, science educatie en adaptieve, digitale leeromgevingen voor leerlingen in het primair onderwijs en informele contexten zoals het museum. Recent onderzoekswerk richt zich ook op leerlingen in het vo (oa de ontwikkeling van interesse en motivatie voor science, Duits als tweede taal). Door haar achtergrond in zowel de onderwijskunde als de ontwikkelingspsychologie is zij zowel bekend met het perspectief van het onderwijs en de schoolcontext als het perspectief van het zich (eventueel problematisch) ontwikkelende kind.

Zij heeft bestuurlijke ervaring onder andere als lid van het managementteam van het instituut Pedagogiek en Onderwijswetenschappen Universiteit Leiden en van het faculteitsbestuur van de Faculteit van Gedrag en Bewegingswetenschappen van de Vrije Universiteit. Zij maakt deel uit van de stuurgroep van de academische opleiding voor Leerkrachten in het po (de ALPO van de VU/iPABO/VIA/Windesheim Zwolle) en de po-kamer van de VSNU. Verder heeft zij in het kader van het onderzoeksproject TalentenKracht (geïnitieerd door Dijkgraaf, van Benthem en De Lange) als projectleider van de UvA i.s.m. NEMO science museum nascholing verzorgd voor leerkrachten in het primair onderwijs. Zij heeft deelgenomen aan verschillende adviescommissies voor het onderwijs (oa leerplankader W&T SLO, peil, natuur en techniek van de Inspectie van het Onderwijs) en onderwijsgerelateerde onderzoeksprojecten (zoals H2020 - Hypatia over gender & STEM).