Родился в семье легендарного актёра Кирка Дугласа и актрисы Дианы Дуглас Дэррид (родом с Бермудских островов). После развода родителей жил с матерью, учился в военной школе, но мечтал пойти по стопам отца и ради актёрской карьеры отказался поступать в Йельский университет. В студенческие годы стал близким другом Дэнни Де Вито, вместе с которым они впоследствии снимались во многих фильмах.

Первой ролью, которая принесла Дугласу известность, был инспектор Стив Келлер в телесериале «Улицы Сан-Франциско» (1972—1976). В это время он убедил отца переуступить ему права на экранизацию романа «Пролетая над гнездом кукушки». Дуглас выступил продюсером этого проекта, который стал одним из культовых фильмов десятилетия и выиграл «Оскар» как лучший фильм года.

Дуглас всегда отстаивал необходимость ядерного разоружения и решил посвятить свой следующий проект этой теме. Фильм «Китайский синдром» вышел на экраны в 1979 году и вызвал немало шума. Помимо продюсирования, Дуглас сыграл одну из главных ролей в этой картине.

В 1980 году с актёром произошёл несчастный случай: он разбился, спускаясь на лыжах с горы. Продолжение кинокарьеры пришлось отложить на три года, за которые его имя изрядно потускнело. Вдохновленный успехом фильмов про Индиану Джонса, Дуглас решил вернуться в кино в приключенческой ленте подобного плана. Результатом этой стратегии стал экшн-фильм «Роман с камнем» (1984), весьма успешный с коммерческой точки зрения. Вскоре последовал сиквел — «Жемчужина Нила».

Во второй половине 1980-х Дуглас сыграл, по мнению многих критиков, три свои самые выдающиеся роли, — в фильмах «Роковое влечение» вместе c одноклассницей Гленн Клоуз; у Оливера Стоуна в культовом фильме «Уолл-стрит» и у своего друга Дэнни Де Вито в ленте «Война Роузов». Закончив десятилетие в качестве одного из самых высокооплачиваемых и востребованных актёров Голливуда, Дуглас в 1992 г. вновь привлек всеобщее внимание громкой и неоднозначной ролью — в «Основном инстинкте».

Затем последовали главные роли в таких картинах как, «Разоблачение» (1994), где ему вновь досталась роль жертвы сексуальных притязаний роковой женщины (на этот раз героини Деми Мур), «Американский президент» (1995), в котором Майкл сыграл роль президента США Эндрю Шеперда, а также триллере Дэвида Финчера «Игра» (1997), в котором успешному и богатому герою Дугласа пришлось ощутить вкус и остроту жизни, пережив странную игру с его жизнью.

В 1998 году Дуглас вновь исполнил роль успешного и богатого, на этот раз бизнесмена Стивена Тэйлора в картине «Идеальное убийство», узнавшего об измене жены, нанимает ее же любовника для ее убийства. За картину Майкл получил гонорар в 20 миллионов долларов.

В 2000 году Майкл Дуглас сыграл главную роль в триллере Стивена Содерберга «Траффик», а в 2001 году ему достались роли в картинах «Ночь в баре Маккула» и «Не говори ни слова».

Следующую роль в большом кино Майкл исполнил в 2003 году в картине «Свадебная вечеринка», где он сыграл крутого агента ЦРУ, решившего бросить все шпионские дела ради свадьбы сына.

В 2006 году Майкл Дуглас появился в двух картинах – «Охранник» и «Он, я и его друзья», а в 2007 году ему досталась роль эксцентричного и чудаковатого Чарли в картине «Мой папа псих».

В 2009 году Дуглас исполнил роль призрака в мелодраме «Призраки бывших подружек», а также снялся в картине «Сексоголик», в роли ранее успешного бизнесмена Бена Калмена, получившего у судьбы второй шанс начать все с начала.

В 2010 году Майкл вновь исполнил роль корпоративного рейдера Гордона Гекко в сиквеле фильма «Уолл-стрит» (1987) - «Уолл Стрит: Деньги не спят».

В августе 2010 года у актера диагностировали рак гортани. В начале декабря 2010 года в своем интервью после окончания курса лечения знаменитый артист подтвердил то, что в самое ближайшее время вернется к работе.

11 января 2011 года Дуглас сообщил, что сумел победить рак.

Тогда же Майклу предложили сняться в новом проекте Стивена Содерберга «За канделябрами», о жизни известного пианиста Владзи Валентино Либераче. Выход картины состоялся в 2013 году. За эту роль Майкл удостоен всех ключевых теленаград США - «Эмми», «Золотого глобуса» и премии Гильдии киноактёров.

Также же 2013 году Майкл вместе с Робертом Де Ниро и Морганом Фриманом снялся в комедии «Starперцы», а также исполнил роль закоренелого престарелого эгоиста в мелодраме «А вот и она».

В 2014 году Майкл появился в главной роли в независимом фильме Жана-Батиста Леонетти «Радиус действия».