Родился на хуторе Тымкивщина близ Золотоноши (ныне с. Богуславец Черкасской области).
В 1819 году окончил Новгород-Северскую гимназию.
В 1823 году закончил Московский университет (отделение словесности и естественное отделение философского факультета, впоследствии ещё и медицинский). Был учеником Г. Ф. Гофмана. Защитив магистерскую диссертацию «О системах растительного царства», он получил должность адъюнкта. Работал в библиотеке и университетском Гербарии. С 1824 года в течение 10 лет занимал пост Директора ботанического сада Московского университета.
Произвёл в 1824—1825 годах большие гербарные сборы в Московской губернии, сохранившиеся и поныне в хорошем состоянии в Гербарии МГУ. Был специально командирован для сбора и описания растений всех уездов Московской губернии и оформил свои изыскания в виде «Списка растений московской флоры», в котором перечислено 926 видов. В 1832 году был командирован на Кавказ, откуда привез богатые коллекции. В 1833 году был избран профессором ботаники. Заведовал кафедрой ботаники Московского университета (с августа 1833 до июня 1834).
В это время Михаил Александрович Максимович почувствовал упадок сил, тоску по родине и решился перейти в открывавшийся тогда Киевский университет. Назначенный его ректором, он был вынужден занять кафедру русской словесности по категорическому требованию министра гр. Уварова, который имел в виду политические соображения: желая создать русский университет на Украине, он считал как нельзя более подходящим для этого деятелем Максимовичем, который в своих актовых речах проводил именно идею народности.
В 1835 году он сложил с себя звание ректора, а в 1841 году, вследствие усилившейся болезни — и звание профессора; несколько отдохнув, ещё два года (1843—1845) читал лекции в качестве частного преподавателя. Тогда же он сделался энергичным членом «Временной комиссии для разбора древних актов» и редактировал материалы для её издания («Памятников»).
Поселясь в своей усадьбе «Михайловой горе» (на берегу Днепра, в Золотоношском уезде Полтавской губернии), М. А. Максимович изредка посещал Москву, для свидания с Погодиным, Гоголем и другими московскими друзьями.
В 1857 году он около полугода заведовал редакцией «Русской беседы» и содействовал возрождению «Общества любителей российской словесности».
Максимович написал множество исследований, рассеянных в различных повременных изданиях и уже после смерти его собранных (далеко не все) в 3-х объемистых томах.
До перехода в Киев он напечатал целый ряд работ по естественным наукам:
Главная особенность всех этих прекрасно изложенных трудов — стремление автора к систематизации, в духе тогдашней натурфилософии. М. А. Максимович много содействовал замене иностранной научной терминологии русской. Этнографией М. А. Максимович стал заниматься рано.
Уже в 1827 году он издал «Малороссийские песни» (М., XXXVI, 234), с комментариями; А. Н. Пыпин признает за этим изданием «большую заслугу разумного понимания и исполнения дела».
В 1834 году М. А. Максимович издал другой сборник, под загл. «Украинские народные песни» (ч. 1, Максимович Михаил Александрович), a также «Голоса украинских песен» (25 напевов, положенных на ноты А. А. Алябьевым); в Киеве он начал ещё более обширное изд., «Сборник украинских песен» (ч. 1-я, Киев, 1849).
Изучение памятников народной словесности привело Максимовича к исследованию русского (в особенности южно-русского) языка и словесности. Вступительная лекция его и в Киевском университете была посвящена вопросу «О значении и происхождении слова». Плодом изучения его русской речи по сравнению с западно-славянской было «Критико-историческое исследование о русском языке»; сюда же нужно отнести его «Начатки русской филологии». Впоследствии, под влиянием оживления, внесенного в этот вопрос трудами И. И. Срезневского и П. А. Лавровского, Максимович снова вернулся к исследованиям об исторической судьбе русского языка и происхождении малорусского и выступил горячим защитником существования «южно-русского» (украинского) языка и противником мнений своего «северного» друга М. П. Погодина; так возник известный спор между «южанами» и «северянами» о древности украинского языка.
М. А. Максимович напечатал свои «Филологические письма к М. П. Погодину» в «Рус. беседе» за 1856 год и «Ответные письма к нему же» в «Рус. беседе» за 1857 год.
В области истории русской словесности Максимович интересовался, с одной стороны, древним периодом нашей словесности, в особенности «Словом о Полку Игореве», с другой — памятниками южно-русской письменности, которые изучал преимущественно с библиографической стороны.
Его труды в этой области:
Работы по истории древнерусской киевской и южно-русской словесности ввели его и в область древнерусской и украинской истории вообще. Здесь он занял ещё более видное место, чем в филологии: его по справедливости должно признать патриархом украинской историографии. Как украинский язык и словесность он выводил из древнерусского языка и словесности, так и украинскую историю он генетически связывал с древней киевской, а украинскую народность — с древними русичами. Этому последнему вопросу отчасти посвящена его статья «О мнимом запустении Украины в нашествие Батыево и населении ее новопришлым народом», основной вывод которой усвоен и развит более поздними историками Украины.
В своей работе «Об употреблении названий Россия и Малороссия в Западной Руси» Максимович пишет:
Работы Максимовича по истории украинского казачества отличаются по преимуществу критическим характером. Таковы две обширные его рецензии (в сущности — самостоятельные исследования) на сочинения Н. И. Костомарова (о «Богдане Хмельницком») и В. Б. Антоновича («Акты о казаках»).
Важное значение имеют его исследования «О гетмане Сагайдачном», «Обозрение городовых полков и сотен, бывших на Украине со времени Богдана Хмельницкого», «О Бубновской сотне», «О колиивщине» и множество других, более мелких; тут он является предшественником В. Б. Антоновича и А. М. Лазаревского в разработке истории Правобережной и Левобережной Украины; везде у него видны огромная начитанность в источниках и большой критический талант.
М. А. Максимович как никто знал Киев, его древности и вообще топографию Украины. Его статьи по этим вопросам составляют особый отдел в собрании его сочинений — 2-й, к которому тесно примыкает 3-й, посвященный археологии Украины; здесь особенно выдается статья о стрелах, найденных на Днепровском побережье, в которой он блестяще применил свои способности к классификации, приобретенные благодаря занятиям естественными науками.
На старости лет М. А. Максимович сумел понять и оценить и новых работников, войти с ними в духовное общение. Охотно откликаясь на коллективные научные предприятия, он являлся иногда и инициатором их, выступая, например, редактором-издателем таких сборников, как «Киевлянин» и «Украинец».
Пушкин и Гоголь были в восторге от украинских песен Максимовича; Гоголь питал к Максимовичу Михаилу Александровичу истинную дружбу и вел с ним переписку.
В 1830 году М. А. Максимович издал альманах «Денницу», в котором мы находим имена Пушкина (начало «Бориса Годунова»), Веневитинова, кн. Вяземского, Дельвига, Хомякова, Баратынского, Языкова, Мерзлякова, Ив. Киреевского; в 1831 году появилась 2-я книжка «Денницы», в 1834 — 3-я, опять с целым рядом громких литературных имен. Максимович Михаил Александрович был не чужд и поэзии: ему принадлежат переводы на украинский язык псалмов и «Слова о Полку Игореве», а также несколько оригинальных стихотворений на украинском.
По своим убеждениям М. А. Максимович был очень близок к украинофильству на его старой романтической основе, не отделяя, однако, в своем представлении Украины от России.
Памятная монета Украины
Почтовая марка Украины, 2004 год, посвящённая 200-летию со дня рождения Максимовича