Heinsius företog 1645-48 en resa genom Frankrike och Italien för att studera latinskahandskrifter och vann sådant rykte som textkritiker, att drottning Kristina, som Heinsius hyllat i dikter och dedikationer, 1649 kallade honom till Stockholm och gav honom i uppdrag att i Frankrike och Italien för hennes räkning uppköpa handskrifter, sällsynta böcker, mynt och antika konstskatter.
Resan företogs 1651, och 1653 återkom Heinsius till Stockholm. 1654 utnämndes han till nederländska republikensresident vid svenska hovet, lämnade redan 1655 Sverige, men återvände som resident 1661 och stannade nu till 1669 samt var 1669-71 e.o.envoyé i Ryssland. År 1672 avgick han i en beskickning till Ostfriesland och Bremen.