Михаил Калатозов (настоящая фамилия — Калатозишви?ли) родился 15 (28) декабря 1903 года в Тифлисе, ныне - Тбилиси, Грузия. В 1923 начал работать в грузинском кино, с 1928 года — кинорежиссёр.
В 1933 году поступил в аспирантуру ленинградской Академии искусствознания, затем был директором Тбилисской киностудии. Крупной работой Михаила Калатозова стала картина «Валерий Чкалов» (1941). Широта творческого диапазона, умение использовать разнообразные выразительные средства сказались в кинокомедии «Верные друзья» (1954).
Наиболее известен фильм Калатозова «Летят журавли» (1957), принёсший ему и оператору С. П. Урусевскому мировое признание и ряд международных премий («Золотая пальмовая ветвь» на 11-м Международном кинофестивале в Канне и др.). Игра актёров Т. Е. Самойловой и А. В. Баталова, вдохновенный монтаж массовых сцен, необычайная подвижность камеры сделали этот фильм произведением, исполненным тонкой лирической красоты и трагедийной силы.
Документы об экспедиции Умберто Нобиле к Северному полюсу легли в основу фильма «Красная палатка» (1969, совместная итало-советская постановка).
Сын Георгий Калатозишвили и внук Михаил Калатозишвили также были кинорежиссёрами.
М. К. Калатозов умер 26 марта 1973 года, (по другим источникам - 27 марта). Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище (участок № 7).