Aparece mencionado en varios documentos de Amberes como Joos van der Beke, apodado Van Cleve. Se formó con el pintor Jan Joest, con quien colaboró en la ejecución de las alas del retablo de la iglesia de San Nikolai, de Kalkar, instalado en 1508 y conservado in situ. Van Cleve se trasladó a Amberes donde se registró como maestro en el gremio de pintores en 1511. Documentos de esta asociación confirman que en 1516 y 1523 tomó aprendices a su cargo, y que fue codecano en 1519, 1520 y en 1525. La obra más importante de su primera etapa es La muerte de la Virgen, en el Wallraf-Richartz-Museum de Colonia, que está datada en 1515 en su marco original. Esta obra jugó un papel clave en la reconstrucción de su corpus, pues el historiador Firmenich-Richartz asoció, a finales del siglo XIX, el complejo monograma representado en una de las ventanas de la escena con las iniciales de Joos van der Beke. Además se le propuso como autor de un grupo de obras atribuidas anteriormente al llamado Maestro de la Muerte de la Virgen. Sus primeras pinturas muestran la impronta de su maestro, Jan Joest, de Memling y de Gerard David. Por este motivo se ha sugerido que pudo haber pasado un periodo de formación en Brujas, donde habría conocido la obra de estos dos últimos artistas.

La lamentación del Städelsches Kunstinstitut und Städtische Galerie, de Frankfurt, documentada en 1524, inaugura una nueva etapa en su obra, en la que se hace evidente su interés por la pintura italiana. Entre 1528 y 1535, Joos van Cleve no aparece en ningún registro de la ciudad de Amberes. Guicciardini afirmó, en Descrittione... di tutti i Paesi Bassi, altrimenti detti Germania Inferiore, de 1567, que el artista fue llamado por el rey Francisco I de Francia para trabajar en su corte, donde ejecutó varios retratos de los monarcas y otros miembros de la aristocracia. Sus últimas obras muestran fuertes lazos con el Renacimiento italiano, sin embargo, no existe ninguna referencia a un posible viaje a Italia.

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