Его отец — Георгий Фёдорович Коллонтай (1891—1954), художник, был репрессирован в 1938 году (освобожден в 1946 году, реабилитирован посмертно); мать — Екатерина Ильинична Ермолаева (1922—2001), переводчик (английский, новогреческий языки).
В 1971 году окончил фортепианное и теоретико-композиторское отделения музыкального училища при Московской консерватории, в 1977 году фортепианный (класс профессора В. В. Горностаевой, также в ассистентуре-стажировке) и в 1978 году теоретико-композиторский (класс профессора А. С. Лемана) факультеты Московской консерватории. С 1979 года член Союза композиторов СССР (РФ). В 1979—2003 преподавал в Московской консерватории (с перерывами; сначала в качестве ассистента В. В. Горностаевой, с 1982 года самостоятельно), в 1989—1991 — в ГМПИ им. Гнесиных (специальное фортепиано). С 1991 года исполнял различные послушания в Московских храмах (алтарника, певчего, сторожа). С 2003 года профессор Тайнаньского национального университета искусств (Тайвань; специальное фортепиано).
Среди учеников Михаила Коллонтая — Н. В. Мухина, М. А. Соболева, А. В. Сиденко, О. А. Тутова, И. В. Чуковская, Шэнь Юлинь (Shen Yu-Lin), Гао Пэйсинь (Kao Pei-Hsin), Линь Юин (Lin Yu-Ying), Цзянь Джей (Chien Jay).
Творческий стиль М. Коллонтая формировался под влиянием русской церковной музыки (с детства пел на церковном клиросе), традиции литургического чтения, древнерусской певческой культуры и фольклора (работал в Кабинете народной музыки Московской консерватории, ездил в фольклорные экспедиции), способствовавших постепенному раскрепощению интонации, ритмического, ладового и композиционного мышления, становлению индивидуального языка. Сочинения М. Коллонтая исполняли Ю. Башмет, А. Борейко, Н. Бурнашева, Н. Герасимова, А. Голышев, Государственный квартет имени Д. Шостаковича, Е. Денисова (Австрия), К. Диллингхэм (США), И. Зайденшнир, А. Корниенко (Австрия), Й. Кристенсен (Дания), Е. Кушнерова (Германия), А. Науменко (Великобритания), Е. Растворова, М. Светлов (США), Э. Серов, Б. Тевлин, О. Тутова, В. Федосеев, А. Фисейский, С. Черепанов (Германия), И. Чуковская, В. Шпиллер (Тайвань), А. Яковлев (Аргентина), О. Янович (США) и др.
В репертуаре М. Коллонтая «Хорошо темперированный клавир» И. С. Баха (тома 1 и 2; записи Гос. радио 1978, 1992, 1995; «Русский диск», 1991), поздние сонаты Й. Гайдна, сонаты В. А. Моцарта, сочинения Л. ван Бетховена (в том числе ор. 106, записи Гос. радио 1983, 1992), Ф. Шопена (4 баллады, этюды ор. 25, соната h-moll и др.), Ф. Листа (соната h-moll, «Рождественская ёлка» и др.), П. И. Чайковского (Концерт для фортепиано с оркестром № 1, «Времена года» и др.), сочинения М. И. Глинки (запись Всесоюзного радио, 1986; SWR, Баден-Баден, Германия, 2001), А. С. Даргомыжского (запись Всесоюзного радио, 1987), М. А. Балакирева (CD, 1995, A Saison Russe Recording), М. П. Мусоргского (запись всех фортепианных сочинений, Московская государственная консерватория, 2000; запись «Картинок с выставки» и участие в телевизионном фильме, посвящённому этому сочинению, 1992, NHK, Япония), Комитаса, Ю. М. Буцко («Дифирамб» для фортепиано с оркестром, запись фирмы «Мелодия», 1989; Соната в четырех фрагментах, запись Всесоюзного радио, 1983), Б. А. Чайковского, А. А. Бузовкина, В. Г. Арзуманова, В. В. Рябова (CD, 2007, Lighthouse).
Исполнитель различных сольных программ в России и за рубежом.
Выступал также как концертмейстер (с Е. Е. Нестеренко, Г. А. Писаренко, А. М. Аблабердыевой, Н. И. Бурнашевой, Н. Г. Герасимовой, А. П. Мартыновым и др.) и ансамблист (с А. Беломестновым, И. Зайденшниром, А. Мельниковым, Д. Потёминым).
Дирижирует исполнением собственных сочинений.
В 1989—1993 при Союзе композиторов Москвы создал и возглавил Комиссию по творческому наследию, занимавшуюся проблемой сохранения архивов московских композиторов (среди спасенных — архивы М. Раухвергера, М. Магиденко, Н. Ракова, А. Балашова). Инициатор проведения и глава оргкомитета музыкальных собраний «Наследие» (1990). Подготовил и провел 15-часовые радиопередачи «День музыки М. И. Глинки», «День музыки А. С. Даргомыжского», программы радиостанции «Орфей» о С. И. Танееве, Дж. Энеску, Э. Г. Гилельсе, М. А. Балакиреве, В. Б. Довгане, Н. Н. Чаргейшвили, А. С. Караманове, Ю. М. Буцко и др.
Редактор-составитель, автор вступительной статьи и комментариев к изданию: М. Глинка. Сочинения для фортепиано / Русская фортепианная музыка, 2. М.: «Музыка», 1987 (под псевдонимом Е. Носенко).