Майкл Мэдсен родился 25 сентября 1957 года в Чикаго в семье пожарного и сценаристки. Вскоре его родители развелись и Майкл стал жить с увлеченной сценарным процессом матерью Элейн Мэдсен (награждена множеством премий, в том числе “Эмми”) и сестрами Чери и Вирджинией. Последняя с детства практиковала актёрское мастерство (сейчас Вирджиния Мэдсен успешная киноактриса).

Карьера Майкла началась в театре Steppenwolf Theatre Company, также он брал уроки актёрского мастерства у Джона Малковича.

В 1982 году Майкл Мэдсен дебютировал на большом экране. Его первой работой в кино стала главная роль в независимом фильме «Вопреки всем ожиданиям». Через год он отметился небольшой ролью в картине «Военные игры», а также камео в различных телевизионных сериалах. В 1984 году он решил переехать в Лос-Анджелес, где снялся в фильме «Естественный» в роли высокомерного бейсболиста Бартоломью Бейли, сыграл сумасшедшего убийцу в фильме «Убей меня снова» (1989) и жёсткого, но трогательного бойфренда Сьюзан Сэрандон в «Тельме и Луизе» (1991).

В 1991 году Майкл Мэдсен исполнил одну из самых запоминающихся ролей в своей карьере – мистера Блондина в фильме неизвестного на тот момент режиссёра Квентина Тарантино «Бешеные псы». Особенно тяжело ему далась сцена пытки полицейского. Актёр Кирк Бэльтц, игравший копа, сымпровизировал, добавив в свою роль реплику о том, что у него есть ребёнок. Это выбило Майкла из колеи – он сам недавно стал отцом, поэтому ему очень сложно было доиграть сцену до конца. Но оно того стоило – именно эта роль привлекла к нему внимание критиков, у него даже появились личные поклонники. А образ мистера Блондина прочно занял место в хит-парадах самых жестоких персонажей.

Майкл Мэдсен о своих детях: «Мой старший сын Кристиан уже снялся в двух картинах. Остальные пробуют писать сценарии. Им нравится кинематограф. Хотя мне бы хотелось, чтобы они стали докторами или юристами. Потому что профессия актёра очень зависимая. Либо пан, либо пропал. Либо ты попадаешь в колею, снимаешься, и всё у тебя хорошо, либо голодаешь. Я бы не рекомендовал им профессию актёра. Я, например, работал с 14 лет. На бензоколонке, механиком, работал с отцом в пожарном отделении. Я рос по-другому. И когда я говорю им: „Ребята, не сидите. Идите работать. Набирайтесь опыта. Любого. Хоть тарелки мойте, прессу разносите“. Они отвечают: „Что?! Нет!!! Зачем?! Мы не будем это делать“».

В середине 90-х Майкл участвует во всевозможных голливудских проектах, таких как «Освободите Вилли», «Уайатт Эрп», «Особь», «Скала Малхолланд». Особняком стоит обласканный критиками «Донни Браско», в котором Майкл снялся с такими «зубрами», как Джонни Депп и Аль Пачино. После этого он участвует в основном в ТВ-проектах и малобюджетных фильмах, но успевает сняться в тарантиновских «Убить Билла» (2003) и очередной серии бондианы «Умри, но не сейчас» (2002). Появлялся он и в русских фильмах, например, «Мужской сезон: бархатная революция» (2005) и «Путь» (2009).

Майкл Мэдсен не чурается и озвучки видеоигр. GTA 3, Driv3r, Narc, Yakuza, Reservoir Dogs – вот неполный перечень его работ на этом поприще. Также он издал несколько сборников стихов и сборник своих фотографий.

В 2009 году Майкл пытался снять свой собственный фильм – «Волшебные ребята», одну из ролей в котором должен был исполнить Винни Джонс. Но, к сожалению, у него ничего не получилось, и проект умер. На данный момент последняя работа Майкла Мэдсена в кино – «Ну что, сыграем?», но анонсировано множество малобюджетных проектов с его участием, включая роль в «Городе грехов – 2» Роберта Родригеса.