Отец Восленского, Сергей Иванович был экономистом, мать — преподавателем математики. Семья переехала в Москву в 1925 году. В 1939 году М. Восленский окончил среднюю школу и поступил на исторический факультет МГУ. После окончания МГУ год работал в Коломенском учительском институте. Затем вернулся в Москву, и в 1945 году поступил в аспирантуру.
В 1946 году работал переводчиком на Нюрнбергском процессе, затем в союзном контрольном совете по Германии (в Берлине). В 1947 году вернулся в Москву. В 1950 году защитил кандидатскую диссертацию. В 1953-1955 годах работал во Всемирном Совете мира, 1955-1972 — старший научный сотрудник в Академии наук и учёный секретарь Комиссии по разоружению. В ноябре 1955 года поступил на работу в сектор общих проблем империализма Института экономики АН СССР, откуда в августе 1956 года перешёл в ИМЭМО — сначала в сектор международных отношений, а потом возглавил группу в Отделе информации. В 1965 году защитил докторскую диссертацию. Доктор исторических наук, доктор философских наук.
Всё это время Восленский часто выезжал в загранкомандировки по линии АН СССР, Советского комитета защиты мира, Пагуошского комитета. В апреле 1970 года Восленский перешёл на работу в Институт всеобщей истории АН СССР.
В 1972 году, находясь в командировке в ФРГ, стал невозвращенцем. В 1976 году был лишён советского гражданства, а в августе 1990 года восстановлен в нём. Руководил Исследовательским институтом по изучению советской современности (Бонн, Германия).