Князь Михаил Фёдорович родился 9 июля 1800 года в Москве и был пятым сыном в семье князя Фёдора Николаевича Голицына (1751—1827) и Варвары Ивановны, урождённой Шиповой (в первом браке — княгиня Волконская) (ум.1804).
8 апреля 1819 года поступил на службу юнкером в лейб-гвардии Конный полк. В 1819 году получил звание эстандарт-юнкера, в 1820 году — корнета, в 1824 году — поручика.
В 1825 году привлекался по делу декабристов. Был арестован и содержался в своём полку. Следствие установило, что князь Михаил Голицын о существовании тайных обществ знал, но членом их не был.
В «Алфавите членам бывших злоумышленных тайных обществ и лицам, прикосновенным к делу, произведённому высочайше учреждённою 17-го декабря 1825-го года Следственною Комиссииею составлен 1827-го года» говорилось:
Согласно Высочайшему повелению 2 июня 1826 года освобождён без всяких взысканий. После чего продолжил службу. В ходе Польской кампании 1831 года был адъютантом генерала Алексея Григорьевича Щербатова (1776—1848).В январе 1832 года в чине ротмистра был назначен адъютантом к А. Х. Бенкендорфу.В 1835 году оставил службу в чине полковника.
В 1841 году был богородским, в 1843—1854 годах — звенигородским предводителем дворянства. В 1859—1873 годах был попечителем и главным директором московской Голицынской больницы.
Владелец родовых поместий Петровское и Бучалки.
Умер 26 января 1873 года в Москве. Похоронен в Донском монастыре.
Михаил Фёдорович был женат на статс-даме графине Луизе Трофимовне Барановой (1810—1887). В браке родились: