Pintor y dibujante, está considerado uno de los últimos exponentes de la corriente manierista en los Países Bajos. Según su contemporáneo Van Mander, Wtewael se formó en el taller de su padre, un maestro vidriero de Utrecht. Durante cuatro años estuvo viajando por Francia e Italia, junto con su protector Charles de Bourgneuf de Cucé, obispo de Saint-Malo. De este periodo es La apoteosis de Venus y Diana, conservado en una colección privada, obra que demuestra una gran familiaridad con el estilo de Parmigianino y la escuela de Fontainebleau. En 1592 regresó a Utrecht, donde está registrado en el gremio como pintor. Sus primeras obras se encuentran bajo la influencia del manierismo tardío de Goltzius, Cornelis Cornelisz. van Haarlem y su mentor Karel van Mander. En El diluvio (Núremberg, Germanisches Museum), Wtewael utilizó para representar la anatomía de sus personajes las mismas formas musculares exageradas de la serie de grabados Las desgracias de Goltzius, y su primera obra firmada y fechada, Parnaso, que no se conserva, era una pequeña pintura sobre cobre basada en el dibujo El juicio de Midas (Nueva York, Pierpont Morgan Library), también de Goltzius. La producción de Wtewael destaca por la gran variedad de soportes y de formatos que utilizó, y llegó a tratar un mismo tema de manera muy diferente según estos elementos. Una de sus composiciones más repetidas fue la Adoración de los Reyes Magos, tema que el artista ejecutó sobre cobre, tabla y lienzo, y en dimensiones muy diferentes, que van desde pequeños cuadros hasta monumentales composiciones. Hacia 1600, tanto Wtewael como los artistas de Haarlem comenzaron a contener la extravagancia de sus composiciones, pero sin abandonar su estilo artificioso.

Wtewael ejerció también como comerciante y político, fue elegido miembro del Ayuntamiento de Utrecht varias veces y fue uno de los fundadores del gremio de pintores de San Lucas en 1611. Uno de sus hijos, Peter Wtewael, siguió sus pasos como pintor.

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