С 1877 по 1881 годы обучается в Московской Консерватории по классу скрипки, и затем работает скрипачом Придворного оркестра. С 1894 по 1905 годы посещает Рисовальную школу Общества поощрения художеств, затем посещает школу-студию Я.Ф. Ционглинского.
В 1908—1910 годах Матюшин и его жена Елена Гуро входят в складывающийся круг русских кубофутуристов-«будетлян» (Давид Бурлюк, Василий Каменский, Велимир Хлебников), они встречаются в доме Матюшиных на Песочной улице в Петербурге (ныне Музей петербургского авангарда на улице Профессора Попова, Петроградская сторона), там основывается издательство «Журавль», в 1910 выходит первый сборник кубофутуристов «Садок судей». До 1917 в этом издательстве Михаил Матюшин выпускает 20 футуристических книг.
Похоронен в Мартышкине.
Михаил Матюшин, как и некоторые другие художники того времени, прошел через модернизм в сторону авангарда. Его творчество далеко от революционности и радикализма других представителей авангарда. Его обостренное чувство «другого как себя», непрестанное вглядывание в самые глубины собственных душевных и духовных переживаний, стали его отличительной особенностью. Творческий поиск, глубокое вглядывание, желание анализа позволило стать Матюшину педагогом и теоретиком нового искусства.
В живописи начиная с середины 1910-х годов Матюшин развивал идею «расширенного смотрения», возникшую под влиянием теории «четвертого измерения» математика-теософа П. Д. Успенского. Вместе со своими учениками он организовал группу «Зорвед» (от «вЗОР» и «ВЕДать»). Помимо духовного аспекта теория расширенного смотрения включает в себя идею объединения сумеречного (угол зрения до 180 градусов) и дневного (угол зрения около 30-60 градусов) зрения для обогащения впечатлений и знаний о натуре.
В период работы М. В. Матюшина в ГИНХУКе (Государственный Университет Художественной Культуры) группой «Зорвед» проводились исследования в области воздействия цвета на наблюдателя, в результате которых были открыты формообразующие свойства цвета — то есть влияние цветового оттенка на восприятие формы наблюдателем. При длительном наблюдении холодные оттенки придают форме «угловатость», цвет звездится, теплые оттенки наоборот создают ощущение округлости формы, цвет круглится.
Исследователи причисляют музыку М.Матюшина к музыкальному авангарду. Считается, что главным был поиск «нового мирослышания», «звукового миросозерцания», который отражался как в его музыке так и в литературных манифестах (манифест М.Матюшина «К руководству новых делений тона») и в «артефактах», каковы, например, первая футуристическая опера «Победа над солнцем».