Михаил родился в Тбилиси 28 декабря 1903 года, его настоящая фамилия - Калатозишвили. С юных лет он работал водителем, киномехаником, а затем монтажером, оператором и сценаристом на Тбилисской киностудии. В 30 лет Михаил поступил в аспирантуру ленинградской Академии искусствознания. После окончания он вернулся в Тбилиси и работал директором Тбилисской киностудии.
Как режиссер он дебютировал еще в 24 года документальным фильмом «Конный завод» (1927), о содержании которого нетрудно догадаться по названию. После череды подобных документалок, в 1941 году Калатозов ставит крупную советскую военную драму «Валерий Чкалов» о жизни легендарного летчика. В 1943 году режиссер создает патриотическую ленту «Непобедимые» об инженере Родионове, который в трудные дни блокады Ленинграда остается на заводе и налаживает выпуск нового танка. В 1950 году Калатозов ставит драму «Заговор обреченных», отражающую период «холодной» войны начала 50-х годов. А через три года выпускает советскую биографическую драму «Вихри враждебные» (1953), посвященную жизни и деятельности Феликса Эдмундовича Дзержинского в 1918—1921 годах. Кстати, фильм вышел на экраны в 1956 году с изъятыми сценами со Сталиным в исполнении Михаила Геловани. В 1954 году Калатозов снимает фильм «Верные друзья» о встрече трех старых товарищей после долгой разлуки. Лента имела широкий международный успех, в частности, удостоилась «Хрустального глобуса» на фестивале в Карловых Варах. Следом снимает военную драму «Первый эшелон» (1955). Но самый известный свой фильм Михали создает 54 года. Драма «Летят журавли» (1957) по пьесе Виктора Розова «Вечно живые» – выдающийся образец кинематографического мастерства, точности и трагической поэтичности. Фильм повествует о трагической истории двух влюбленных, в судьбы которых вторглась война. Образ главной героини, которую сыграла актриса Татьяна Самойлова, вошел в историю русского кино как один из самых запоминающихся женских образов. Для съемок сцены гибели героя Бориса оператор Сергей Урусевский придумал и впервые сконструировал круговые операторские рельсы. Кстати, на съемки ленты случайно попал юный француз Клод Лелуш – впечатленный работой Калатозова, Лелуш впоследствии стал известным режиссером. Фильм принес Михаилу Калатозову и оператору Сергею Урусевскому мировое признание и ряд международных премий. В частности, «Золотую пальмовую ветвь» Каннского кинофестиваля. Следующая картина режиссера «Неотправленное письмо» также претендовала на «Золотую пальмовую ветвь» в Каннах, однако не выиграла. Эту драму Калатозов тоже снимал с оператором Урусевским и с Татьяной Самойловой в главной роли. Фильм рассказывает о гибели группы геологов, отправившихся на поиски месторождения алмазов. Интересно, что в 1995 году Фрэнсис Коппола финансировал реставрацию и прокат этой картины в Америке.
В 1964 году Калатозов вместе с Урусевским снял философско-романтическую картину «Я – Куба», посвященную кубинской революции. А в 1969 году 66-летний режиссер создал свой последний фильм – «Красная палатка», совместного производства СССР и Италии, где главные роли сыграли Шон Коннери и Клаудия Кардинале. Лента рассказывает о том, как советские летчики и моряки спасли терпящую бедствие арктическую экспедицию под руководством Умберто Нобиле. Картина была номинирована на «Золотой глобус».
Михаил Калатозов умер 27 марта 1973 года в Москве.
