Михаил Иванович Петров родился в деревне Ширяйка Нагорьевского, ныне Переславского района Ярославской области в семье крестьянина. Русский. Член КПСС.
Окончил начальную школу, работал в колхозе.
В Советской Армии с 1938 года.
С началом Великой Отечественной войны на фронте. В августе 1942 года в составе десантной группы младший лейтенант Петров был заброшен в тыл врага и вскоре назначен начальником разведки партизанского отряда под командованием Н. А. Прокопюка. Под его руководством в новогоднюю ночь 1943 года разведчики уничтожили вражеский гарнизон в посёлке Городница (Житомирская область). В последующем они разгромили банду бандеровцев в Ратновском районе (Волынская область), совместно с польскими партизанами уничтожили вражеский эшелон с боеприпасами и бензином.
Лично взорвал 6 эшелонов с живой силой и техникой противника. Погиб 14 июня 1944 года в бою в Яновском лесу Люблинского воеводства (Польша).
Звание Героя Советского Союза присвоено 5 ноября 1944 года посмертно.