Учился в новгородской семинарии, потом в Санкт-Петербургской духовной академии, в которой пробыл всего два года; в академии случилось столкновение преподавателя греческой словесности со студентами, вследствие которого Владиславлев, в числе других, был исключен и отправлен на родину, но скоро вернулся в Петербург. Посланный за границу для приготовления к профессуре, он слушал лекции Куно Фишера, Ноака и в особенности Лотце.
Защитив в 1866 магистерскую диссертацию «Современные направления в науке о душе» (это была первая в России диссертация по научной психологии), Владиславлев был избран штатным доцентом философии в Санкт-Петербургском университете и вслед за тем занял кафедру философии в историко-филологическом институте. Сверх того, он несколько лет преподавал ту же науку на высших женских курсах. В 1868 Владиславлев получил степень доктора философии за диссертацию «Философия Плотина, основателя новоплатоновской школы» и был избран экстраординарным профессором; в 1879 получил звание сверхштатного ординарного профессора; с 1885 года был деканом историко-филологического факультета, в 1887 назначен ректором Санкт-Петербургского университета.
В течение своей 24-летней профессорской деятельности Владиславлев читал лекции по логике, психологии, истории философии, метафизике, этике и философии духа. В специальных курсах он разбирал метафизику Аристотеля, критику чистого разума Канта, Микрокосм Лоце. Книга его о Плотине представляет собой первую самостоятельную русскую работу по истории философии. Как философ, Владиславлев нападал на материалистические тенденции; как педагог, он стоял за классическую систему образования. Литературная его деятельность началась с 1861 г., когда он стал помещать в «Времени» критические и библиографические статьи; позднее он сотрудничал в «Эпохе», в «Отечественных Записках» (1865—1866) и в «Журнале Министерства народного просвещения». Из критических статей Владиславлева упомянем разбор сочинения профессора Троицкого: «Немецкая психология в текущем столетии» (в «Журнале Министерства Народного Просвещения», 1867).
Кроме указанных работ, перевёл «Критику чистого разума» Канта (СПб., 1867) и составил «Логику» (1872, 2-е издание 1881; в свое время это был лучший учебник логики, а историческая часть этого сочинения до начала XX века оставалась единственной попыткой на русском языке представить историю логики) и «Психологию» (1881, два тома; третий, задуманный им, он не успел обработать).
В конце 1880-х годов отечественная журналистика много говорила о психологической теории Владиславлева, пытавшегося установить две «гаммы» чувствований: положительную — разные степени уважения, удивления, величия, и отрицательную — разные степени пренебрежения и презрения. Мерилом чувствования принималось, между прочим, отношение материальных средств данного лица к стоящим выше и ниже его на лестнице благосостояния: предполагалось, что пропорционально богатству объекта растут положительные чувствования субъекта, и наоборот. Защиту Владиславлева и объяснение в благоприятном для него смысле вышеприведенной теории принял на себя ученик его, профессор А. И. Введенский («Научная деятельность Михаила Ивановича Владиславлева», в «Журнале Министерства Народного Просвещения», 1890, июнь, и отдельно).
Был женат на Марии Михайловне Достоевской (1844—1888), племяннице Фёдора Михайловича Достоевского, дочери его брата Михаила.