Мишель Линн Монаган родилась 23 марта 1976 года в Уинтропе, штат Айова. У Шэрон и Роберта Джона Монаган, ее родителей, было трое детей: двое старших сыновей и Мишель, единственная дочь и самая младшая в семье.

Чтобы оплачивать обучение журналистике, она становится фотомоделью. В 1999 году она бросает школу, переезжает в Нью-Йорк, чтобы посвятить себя исключительно карьере модели. Она путешествует по всему миру (Милан, Сингапур, Токио, Гонг-Конг) и появляется во многих журналах и каталогах.

В 2001 году Мишель Монаган делает первые шаги на телевидении: снимается в двух эпизодах сериала "Молодые Американцы" и появляется в сериале "Закон и порядок: специальный корпус". В 2001 году она играет в "Парфюме", фильме о мире высокой моды.

Вместе с Кимберли Вудс она блестяще играет в сериале "Бостонская школа" в 2002 году. Мишель не удается отдохнуть, потому что в этом же году выходит фильм "Неверная", где она играет секретаря Ричарда Гира.

В 2003 году она получает роль в фильме "Семейные ценности", в котором совместная игра с Майклом Дугласом позволяет ее таланту раскрыться. Она продолжает играть небольшие роли в таких фильмах, как "Превосходство Борна" в 2004 году, "Мистер и миссис Смит" в 2005 и "Северная страна" в 2006.

В 2005 году ей предлагают заметную роль в фильме "Поцелуй навылет", где она играет с Робертом Дауни-мл. Затем Том Круз практически заставляет ее пройти кастинг на фильм "Миссия невыполнима-3". А Бен Аффлек приглашает ее на съемки своего первого фильма в качестве кинорежиссера "Беги, детка, беги".

В 2008 году Мишель Монаган меняет жанр и снимается вместе с очаровательным Патриком Демпси в романтической комедии "Друг невесты".

В том же году Мишель исполнила одну из главных ролей в боевике "На крючке", где также снялись Шайа ЛаБаф}, Билли Боб Торнтон и Розарио Доусон.

В 2010 году с участием Мишель вышло две картины - "Где-то" и "Впритык", но в обеих она сыграла второстепенные роли.

В 2011 году Монаган вместе с Джейком Джилленхолом снялась в фантастическом фильме "Исходный код", а вместе с Джерардом Батлером - в боевике "Проповедник с пулеметом".

В 2013 году ей достались главные роли сразу в трех картинах - "Младенец в подарок", "Пентхаус с видом на север" и "Любовь по рецепту и без". В том же году Мишель была утверждена на роль Мэгги Харт в сериале "Настоящий детектив" (2014 – ...).

В 2014 году актриса исполнила роль медика армии США, вернувшейся домой после длительной службы в Афганистане и пытающейся восстановить отношения со своим сыном, в военной драме "Форт Блисс", а также появилась в главных ролях в мелодрамах "Сердце вдребезги" и "Лучшее во мне". В том же году ей досталась одна из главных ролей в комедии Криса Коламбуса "Пиксели", выход которой запланирован на 2015 год.