Окончил Константиновский кадетский корпус (1855). До 1861 на военной службе (служил офицером в лейб-гвардии Павловском полку), в 1857 поступил репетитором в 1-й кадетский корпус. В 1861–1862 годах преподавал в Смольном институте благородных девиц. Затем служил в государственной канцелярии, по Главному комитету об устройстве сельского состояния, до самого закрытия комитета (1882). Участвовал в городском самоуправлении Петербурга. С 1877 гласный Петербургской городской думы, а в 1883—1885 и товарищ городского головы. Особенно много труда он посвятил городской училищной комиссии, членом которой состоял.
Как историк Семевский, попавший в 1855—1856 году в среду московских литераторов и слушавший лекции в университете, начал публиковаться в 19-летнем возрасте. Его сфера интересов — история XVIII-первой половины XIX в., дворцовые перевороты, политический сыск петровской эпохи, биографии государственных деятелей XVIII в. Первым печатным трудом его была статья в «Москвитянине» (1856 г. № 12) «О фамилии Грибоедовых»; в следующем году он издал «Великие Луки и Великолуцкий уезд», историко-этнографическое исследование (СПб.; работа подверглась издевательской критике Николая Добролюбова). Наиболее значительные из публикаций последующего времени — «Царица Прасковья» («Время», 1861, №№ 2 — 5), цикл очерков о политическом следствии времён Петра «Слово и дело» («Светоч», 1861 г.; «Иллюстрация» 1862 г., в 1880-е вышли отдельным изданием), «Императрица Екатерина I и семейство Монсов», «Сторонники царевича Алексея», биография царицы E. Ф. Лопухиной, «Фрейлина Гамильтон». Во многом под влиянием публикаций Семевского (сохранявших почтительное отношение к Петру I, но не скрывавших и тёмных сторон его личности и политики) правительство одно время запрещало публикацию исторических материалов периода после Петра.
Ряд политически острых по цензурным условиям материалов Семевский публиковал в этот период в лондонской Вольной русской типографии Герцена.
Значительную роль в русской науке и культуре Семевский сыграл как издатель (с 1870 до конца жизни) крупнейшего исторического журнала «Русская старина», в основном посвящённого XVIII веку. Из-за служебных соображений Семевский до 1877 г. не выступал в качестве официального редактора журнала, которым числился его родственник, Василий Арсеньевич Семевский; но в действительности он был полным, самостоятельным хозяином журнала. М. И. Семевский не только активно участвовал в нём собственными материалами, но и активно стимулировал розыск в частных архивах интересных документов, а также советовал свидетелям эпохи писать воспоминания. Был членом Археографической комиссии и почетным членом Археологического института. Предпринимал путешествия по России с научной целью, знакомился с учеными архивными комиссиями, осмотрел богатый семейный архив кн. Куракина в Саратовской губ., с важными документами, относящимися к истории XVIII в. Результатом ознакомления Семевского с этим архивом было предпринятое кн. Ф. А. Куракиным издание «Архив кн. Куракина», первые тома которого вышли под редакцией Семевского. На основании открытых в куракинском архиве новых материалов, преимущественно по истории Петра Великого, Семевский прочел ряд публичных лекций о Петре Великом, в 1890—1891 гг.
Впервые опубликовал мемуары А. Т. Болотова (1870), Я. П. Шаховского (1872), Эрнста Миниха, сына фельдмаршала (1891), а также мемуары и письма декабристов.
Семевский пользовался репутацией человека, способного к этически сомнительным поступкам для того, чтобы добыть интересную рукопись, войти в доверие к человеку, который мог предоставить ему доступ к архивам и т. п. На протяжении многих лет Семевский составлял альбом автографов, известных людей, включающий 850 записей, многие из которых носили дружески-откровенный характер. Совершенно неожиданно для многих из участников альбома он опубликовал его под названием «Знакомые» (Спб., 1888), что также не лучшим образом сказалось на его репутации.
1870 год - дом Трута - Спасская улица, 13.
Похоронен на Новодевичьем кладбище Санкт-Петербурга. Захоронение сохранилось.