马伸字时中，东平人。绍圣四年(1097)进士。不喜欢奔走趋赴，每次调任官职，未曾选择便利的地方。任成都郫县县丞，郡守委托他收取成都的租税。从前收缴税的人都因接受美色珍玩喜好引诱而失败，马伸请求杜绝素来就有的弊端。百姓争先输纳租税，以致沿途和衣而睡等到天亮，常平使者孙俟早上出行，奇怪地询问他们，百姓都说“：今年马县丞接受纳租不使我们为难。”孙俟向朝廷推荐马伸。
崇宁初年，范致虚攻击程颐制造邪说，下令河南府把他的学生全部逐走。马伸为京西法曹，打算依程颐门下求学，托张绎求见，来回十次反而愈加恭敬，程颐坚决辞谢。马伸想辞官而来，程颐说：“时论正异，恐怕给你连累，你能丢弃官职，那么官就不必舍弃了。”马伸说：“使我得以闻见道理，死有什么遗憾，何况未必死呢？”程颐感叹马伸有志气，引进了他。从此马伸闲暇时即使是刮风下雨必每天去造访程颐一次，嫉妒的人流言蜚语中伤他，他不顾，终于受学《中庸》而返回。
靖康初年，孙傅以卓越德行推荐马伸，御史中丞秦桧迎接征召他，提拔为监察御史。等到汴京陷落，金人立张邦昌为皇帝，集中百官，周围用军队威胁他们，使他们推戴张邦昌。众人唯唯诺诺，马伸唯独挺身说：“我的职守是上谏争论，忍心袖手旁观吗？”就与御史吴给相约秦桧共同写议状，请求保存赵氏，恢复嗣君的皇位。适逢统制官吴革起义，招募军队以图恢复徽、钦二帝的皇位，马伸参预了吴革的谋划。
张邦昌已僭立皇帝位，贼臣多随从献媚他，马伸首先写信请张邦昌赶快迎奉元帅康王。谏院没有肯与他连名的人，马伸独自拿着信前往，但银台司看到信不称臣，拒辞不接受。马伸拂动衣袖叱责说“：我今天不惜一死，正是为了这个而已，你想要我称臣吗？”银台司立即向尚书省交付陈述，以给张邦昌看。其信大略说：
“相公事奉几朝，为宋朝的辅佐大臣，近来不幸被强敌逼迫，使你担任伪号，事变出于突如其来，相公此时难道认为节义可以侵犯，君主可以忘却，国家百姓可以蒙蔽吗？之所以忍耐片刻死亡而假装听从他们，其心里像在说：与其白白逊位给他人而实际上亡掉赵氏的祖庙，不如虚受于自己而实际上保存赵氏以归位。忠臣义士没有立即就死，全城百姓没有立即发生变乱的原因，也是认为相公一定能够立赵氏遗孤为皇帝。
“现在金人北还，相公义当忧虑恐惧，自行列于朝臣。康王在外面，国家统绪有所属，监狱里的罪犯歌颂，人们都归心向往。应该马上派使臣往来问候，清扫宫室，率领群臣一起迎康王而立他为皇帝。相公易服退隐居住，禁宫之中的大小事务都禀命于太后，其下赦书施以恩惠，收拢人心等事，暂且拘束，等康王登皇位施行。然后相公称臣由自己承担错误的责任，以表明身为人臣，为防止祸患所欺瞒，遭受仇敌胁迫玷污，当时不能就死，以待陛下，今天还有什么面目事奉君主，向刑部投案自首请求处死，作为人臣失去气节的惩戒，拜伏宫阙下等待命令。像这样，那么贤明的君主一定能够明察相公忠实保存国家，本义不是偷生，而且忘记过错而以功录用。
“现在你的计谋不是从这出发，已经很有些时候了，毫无顾忌还当作出乎意料的凭据，安卧在禁中，好像是本来就有的。大家的心犹豫不决，道路纷乱弥漫，说相公正挟持强大的金国，派人去游说康王，暂且令他南逃，作为使他久远不回来的计策。上天难欺，百姓可畏。相公如果因我的话粗略有所觉悟，至此改变图谋，还可以转祸为福于朝夕之间。过了这之后，那么相公包藏已深，志虑转向异志，对外掩饰事端，荒废日子等待希望，却暗中交结仇敌，联合作乱，帝王祖先在天，决没有成功的道理，马伸一定不能辅助相公成为宋朝的叛臣。我请求首先在都市受死，以表明这种心迹。”
张邦昌得到马伸的奏书，气沮谋丧。第二天，讨论迎接哲宗皇后孟氏垂帘听政，追还伪赦令，于是派冯氵解、李回等人迎接康王回朝。
当时王及之等还请求登记龙德宫珍贵的物品，变卖灵池鱼藕，以资助官府用度。马伸又慨然引证气节晓谕他们说：“古代人臣离职，三年不再返回，然后收回他的田地房屋。君主这样礼遇臣下，臣下报答君主应当怎样呢？现在徽、钦二帝到远地巡狩，还没有出国境，天下之人翘首北望，想要追随把二帝拉回来。皇帝的财物文书，能忍心一个早上而被毁掉吗？你们违背节义太过分了！”马伸力争才使王及之等人罢手。
宋高宗即皇位，马伸跪下上奏章以都城失陷不能救援，君主被掳走不能死义，请求就地放逐削职。皇帝知道他有忠义之心效力于国家，提拔他为殿中侍御史，抚谕荆湖、广南，以诛杀张邦昌及其党徒王时雍等人。马伸所过州县，询问考察官吏贤能与否以及百姓的利害病端，以便依次排列向朝廷上奏。
马伸从荆湖、广南将要入朝上奏黄潜善、汪伯彦不法行为共十七事，草疏已经备办，朝廷正召用孙觌、谢克家，于是首先上奏：“孙觌、谢克家旨趣操行不端正，在靖康年间与王时雍、王及之等七人结为死党，依附耿南仲倡为和议，助成奸贼的谋划，有不主张和议的人，就打算捉住送给金人。孙觌接受金人的女子乐队，起草章表献媚金人，极其笔力之所能，是有负于国家的奸贼，应该加以流放远地。”没有得到朝廷的答复。马伸又进疏说：
“陛下得到黄潜善、汪伯彦任他们为辅佐宰相，委任不再怀疑。然而自从他们入为宰相以来，处理事情不曾符合众人的感情，于是使女真日益强大，盗贼日益势盛，国家根本日益迫促，威严权力日益削弱。而且三镇不服，汴都正危，前天忽然下还都的诏书，至今皇驾不能顺利动身。他们不谨遵诏命如此。在野未出仕的人对策不合法式，考官罚钱可以了，一天贬斥三个舍人，而用沈晦、孙觌、黄哲这些群小来掌管诰命。他们升降进退人材如此不公平。吴给、张..因言事被逐贬，邵成章因向皇帝言事被流放远地。他们堵塞言路如此。祖宗原有制度，谏官御史有缺额，御史中丞、翰林学士开列名单以进用，三省不敢干预，有深刻的含义。近来拟用台谏官，大多取用亲戚故友，不过是想作为自己的助手。他们败坏法律毫无顾忌如此。张悫、宗泽、许景衡公正忠诚有才能，都可以担负重任，黄潜善、汪伯彦忌妒他们，后压抑迫害他们至死。其妨功害能如此。有人责成他们以救火拯溺的事情，就说难言，大概认为陛下控制他们以致不能够执行。有人询问陈东之死，就说不知道，大概认为这件事是由于陛下的缘故。他们有过错就声称是君主、有好事就声称是自己如此。吕源狂妄刁横，陛下把他贬逐离开朝廷，不到几个月他由郡守升任发运使，他们强狠自专如此。御营使虽然主掌兵权，凡是行在各军都属他的统辖，黄潜善、汪伯彦另外建立亲军一千人，请托供给居住的地方，比众兵优厚。他们勉力收拢军心如此。广泛地贩卖私人恩惠，就多恢复祠官的缺额；共同作恶的人互相救助，就极力庇护王安中的罪行。摘取他们所作所为，难道不是辜负了陛下的重托吗？
“陛下勉力含忍不肯贬逐他们，极端困苦劫后残留的人民已经感到绝望，二帝回朝的日子在什么时候呢？我每每想到这些，就不如没有生命。岁月如流，时机容易失去，希望陛下迅速解除黄潜善、汪伯彦的权力，另外选择贤能，共同图谋国家大事。”
奏疏入内，留在朝中。第二天，马伸改任卫尉少卿。马伸因论事不被采纳，辞谢不接受官职，抄录他的奏疏申送御史台，又多次上奏章说：“我所说的可以采纳，就请求施行，如果我所说的不对，应当按欺骗蒙蔽治罪。”上书称病辞职等待命令。十天后，诏令马伸所说的事不符合实事，送吏部责令他到濮州监酒税。当时当权的人非常愤怒，一定想杀掉他，因濮州近敌人边境，所以有这一命令。当权者催促马伸上路，马伸安适愉快地整理行装而上路，死在道路途中。有人说王渊在濮州，黄潜善秘密促使他对马伸下手。天下认识或者不认识马伸的人都为马伸感到冤屈痛惜。
第二年，金人攻陷广陵，马伸的话开始灵验，黄潜善、汪伯彦才因误国被流窜诛戮，于是御史台官员上奏马伸曾论黄潜善等人的罪行，就又以卫尉少卿召用马伸，实际上不知道他是活是死。不久加官直龙图阁。
绍兴初年，胡安国上《时政论》，其中有这样的话说：“马伸说黄潜善、汪伯彦处置违逆，条陈他们的罪状，凡是举一事例，必定立一证据，都是众人所共知共见的，不敢以无为有，以是为非。但当时曾没有听从施行，反而以为他所说的事情不实而重重责罚他，这是惩罚沮丧忠义正直，邪妄之说怎么停息，公道怎么明晰呢？马伸已被贬逐到远地，虽然有诏命，但归期渺茫，君子感到悯惜。以龙图阁作为文饰，还是未尽褒奖劝诫的法度。请重加追奖，泽及他的子孙，以承奉天意。”诏令赠马伸为谏议大夫。
马伸天资纯朴刚强，学问有本末，勇于为义，但蕴藏深厚，以自我出名为耻。建炎初年，右正言邓肃曾论朝廷官员对张邦昌称臣的人，一律贬二秩，马伸没有为自己争辩。凡是有所心得，就删削修改稿子，人们很少知道他。当官时，早晨起来必须整衣端坐，读一遍《中庸》，然后出来处理事务。每每说“：我的志向在于行道。以富贵为心，就被富贵所牵累，以妻子儿女为念头，就被妻子儿女而改变自己的志向，这样道就不能传播了。”所以在广陵时，一担行李，一半是图书。山东已乱，家还留在郓州。马伸常常称：“孔子说：‘有志的士人不怕抛尸深沟，勇敢的士人不害怕丢掉自己的脑袋。’今天是什么时候，深沟是我死亡的地方。”