Родился в семье корабельного инженера Максимилиана Филоненко и Елены Канегиссер. Двоюродный брат Л. И. Каннегисера. Адвокат. В 1914 подпоручик, 9 октября 1914 прибыл в пополнение в крепость Ивангород в лейб-гвардии Гренадерский полк. Член партии социалистов-революционеров.
После Февральской революции — активист Временного правительства, его комиссар в 8-й армии, которой командовал Л. Г. Корнилов. Прибыл в 8-ю армию около 15 июня 1917. При Филоненко состояли 2-3 помощника, среди них инженер-технолог Ципкевич. Входил в окружение Корнилова. После назначения Корнилова главковерхом, с 19 июля 1917 — комиссар при Ставке Верховного Главнокомандующего Корнилова. Перед Корниловским выступлением пытался достигнуть компромисса между Корниловым и Керенским. 28 августа вместе с Савинковым встал на сторону Керенского. 31 августа 1917 сопровождал генерала Алексеева, ехавшего арестовывать Корнилова.
После захвата власти большевиками — участник подпольных антибольшевистских организаций. Подпольная группа, возглавляемая М. М. Филоненко, намеревалась устроить взрыв во время заседаний Всероссийского съезда Советов, однако этот план не удался. В группу входил двоюродный брат Филоненко Л. И. Каннегисер, которому удалось убить председателя Петроградской ЧК Моисея Урицкого. В 1918—1919 гг. — находился в Архангельске, где у власти находилось антибольшевистское Правительство Северной области. Был членом городской думы Архангельска. С 1919 в эмиграции. Жил в Париже, занимался адвокатской практикой. В 1924 выслан из Франции по распоряжению министерства внутренних дел за финансовые махинации. Впоследствии вернулся во Францию. С июля 1933 — профессор по кафедре римского права Брюссельского университета.
Сотрудничал с Национальным союзом нового поколения, с младоросской партией.
22 июня 1941 арестован немецкими оккупационными властями, содержался в лагере Компьень. После второй мировой войны член общества советских патриотов. Офицер ордена Почётного легиона. Награждён медалью за участие в движении Сопротивления.
С 1944 года работал корреспондентом агентства Франс Пресс. Работал военным корреспондентом на Корейской войне. 27 июля 1950 армейский транспортный самолёт C-47, летевший из Кореи в Японию, на борту которого находился Филоненко и группа других журналистов, разбился у побережья Японии. Филоненко, однако, выжил в катастрофе и был найден.
Посвящен в Достопочтенную ложу «Гермес» № 535 Великой Ложи Франции работавшая по Древнему и Принятому Шотландскому Уставу 15.10(11).1930. Возведен во 2-ю степень 18.4.1931, в 3-ю степень (на заседании ложи Юпитер) — 7.12.1931 (16.1.1932); 5.5.1932). Работал под руководством Нагродского. Помощник Оратора в 1932. С 17.11.1932 до 3.10.1935 был аффилиирован также в ложе Юпитер. 2-й Страж в 1933—1934. Реинтегрирован 7.4.1945. Вышел в отставку из ложи 10.10.1945.
Умер в 1960 году.