Fill d’Andrònic Paleòleg i nebot d’Aleix III Àngel, en morir Teodor II Làscaris, emperador de Nicea, s’apoderà del govern i es féu coronar emperador, juntament amb Joan IV Làscaris. Per legitimar la seva usurpació davant els grecs, lluità per reconquerir la ciutat de Constantinoble, aleshores seu de l’imperi Llatí. Ho aconseguí (1261) i, consolidades les defenses de la ciutat, inicià una forta campanya per obtenir la integritat de l’Imperi. Mentrestant, però, volgué alliberar-se de Joan IV: el féu cegar i, un cop fet això, tornà a coronar-se. Lluità contra Guillem de Villehardouin, príncep de Morea, i el derrotà. S'ensenyorí d’aquesta regió i ocupà els dominis de Mistràs. El 1269 demanà ajut a Jaume I de Catalunya-Aragó per a defensar Terra Santa. Així inicià les relacions amb els monarques catalanoaragonesos, relacions que es mantingueren al llarg de tot el seu regnat. No podent derrotar el dèspota de Xipre, ni els búlgars, ni els venecians (amb els quals intentà d’obtenir un pacte), cercà la influència de Lluís XI de França i de Pere II el Gran de Catalunya-Aragó per tal d’allunyar les ofensives de Carles d’Anjou. Envià un ambaixador seu a Catalunya perquè estipulés un tractat que oferia subsidis a Pere II si aquest prenia les armes contra el d’Anjou (també li proposà el matrimoni d’un fill seu amb una filla del monarca català, però la mort de Miquel, aquell mateix any, féu que el projecte no s’arribés a dur a terme. Aquest fet, però, facilità el desplegament de les relacions comercials catalanobizantines). Miquel tractà amb Roma de la unió de les Esglésies —proclamada en el concili de Lió el 1274— per tal de conjurar el perill llatí, però topà amb una forta oposició nacional. Amenaçat novament per venecians i angevins, la revolta siciliana de les Vespres (1282) l’afavorí i l’alliberà del seu rival Carles d’Anjou. Volgué recuperar l’Epir i Sèrbia i preparà una expedició, però morí pocs dies després d’haver abandonat Constantinoble.