Михаил Иосифович Веллер родился в еврейской семье 20 мая 1948 года в городе Каменец-Подольском в семье офицера.
До достижения шестнадцати лет Михаил постоянно меняет школы — переезды по гарнизонам Дальнего Востока и Сибири.
В 1966 году заканчивает школу в Могилёве с золотой медалью и поступает на отделение русской филологии филологического факультета Ленинградского университета. Становится комсоргом курса и секретарём бюро комсомола университета. Летом 1969 года на спор, без денег добирается за месяц из Ленинграда до Камчатки, используя все виды транспорта и обманом получает пропуск для въезда в «пограничную зону». В 1970 году получает в университете академический отпуск. Весной уезжает в Среднюю Азию, где бродяжничает до осени. Осенью переезжает в Калининград и сдаёт экстерном ускоренный курс матроса второго класса. Уходит в рейс на траулере рыболовецкого флота. В 1971 году восстанавливается в университете, работает старшим пионервожатым в школе. В университетской стенной газете впервые помещается его рассказ. В 1972 году защищает диплом по теме «Типы композиции современного русского советского рассказа».
В 1972—1973 годах работает по распределению в Ленинградской области воспитателем группы продлённого дня начальной школы и учителем русского языка и литературы в сельской восьмилетней школе. Уволен по собственному желанию.
Устраивается рабочим-бетонщиком цеха сборных конструкций ЖБК-4 в Ленинграде. В качестве вальщика леса и землекопа выезжает летом 1973 года с бригадой «шабашников» на Кольский полуостров и Терский берег Белого моря.
В 1974 году работает в Государственном музее истории религии и атеизма (Казанском соборе) младшим научным сотрудником, экскурсоводом, столяром, снабженцем и заместителем директора по административно-хозяйственной части.
В 1975 году — корреспондент заводской газеты Ленинградского обувного объединения «Скороход» «Скороходовский рабочий», и. о. завотделом культуры, и. о. завотделом информации. Первые публикации рассказов в «официальной прессе».
С мая по октябрь 1976 года — перегонщик импортного скота из Монголии в Бийск по Алтайским горам. По упоминаниям в текстах, вспоминал это время как лучшее в своей жизни.
С 2006 года ведёт еженедельную передачу на Радио России «Поговорим» с Михаилом Веллером.
Вернувшись осенью 1976 года в Ленинград, переключается на литературную работу, первые рассказы отклоняются всеми редакциями.
Осенью 1977 года вступает в семинар молодых ленинградских фантастов под руководством Бориса Стругацкого.
В 1978 году появляются первые публикации коротких юмористических рассказов в ленинградских газетах. Подрабатывает литературной обработкой военных мемуаров при издательстве «Лениздат» и написанием рецензий для журнала «Нева».
Осенью 1979 года переезжает в Таллин (Эстонская ССР), устраивается на работу в республиканскую газету «Молодёжь Эстонии». В 1980 году увольняется из газеты и вступает в «профсоюзную группу» при Союзе писателей Эстонии. Появляются первые публикации в журналах «Таллин», «Литературная Армения», «Урал». С лета по осень путешествует на грузовом судне из Ленинграда в Баку, публикуя репортажи с пути в газете «Водный транспорт».
В 1981 году пишет рассказ «Линия отсчета», где впервые оформляет основы своей философии.
В 1982 году работает охотником-промысловиком в госпромхозе «Таймырский» в районе низовий реки Пясины.
В 1983 году выходит первый сборник рассказов «Хочу быть дворником», на Московской международной книжной выставке-ярмарке права на книгу продаются за рубеж. В 1984 году книга переводится на эстонский, армянский, бурятский языки, отдельные рассказы издаются во Франции, Италии, Голландии, Болгарии, Польше.
Получает рекомендации для вступления в Союз писателей СССР от Бориса Стругацкого и Булата Окуджавы.
Летом 1985 года работает в археологической экспедиции в Ольвии и на острове Березань, осенью и зимой — рабочий-кровельщик.
В 1988 году в журнале «Аврора» опубликована повесть «Испытатели счастья», с изложением основ его философии. Выходит вторая книга рассказов «Разбиватель сердец». Происходит приём в Союз писателей СССР. Работает заведующим отделом русской литературы таллинского русскоязычного журнала «Радуга».
В 1989 году выходит в свет книга «Технология рассказа».
В 1990 году выходит книга «Рандеву со знаменитостью». Рассказ «Узкоколейка» публикуются в журнале «Нева», рассказ «Хочу в Париж» — в журнале «Звезда», рассказ «Положение во гроб» — в журнале «Огонёк». По рассказу «А вот те шиш» поставлен художественный фильм на Мосфильмовской студии «Дебют». Основатель и главный редактор первого в СССР еврейского культурного журнала «Иерихон». В октябре-ноябре читает лекции по русской прозе в университетах Милана и Турина.
В 1991 году в Ленинграде под маркой эстонского издательства «Периодика» выходит первое издание романа «Приключения майора Звягина».
В 1993 году тиражом 500 экземпляров Эстонским фондом культуры издаётся в Таллине книга новелл «Легенды Невского проспекта».
Топ-десятку «Книжного обозрения» 1994 года возглавляет очередное стотысячное издание «Приключений майора Звягина». Читает лекции по современной русской прозе в университете города Оденсе (Дания).
В 1995 году петербургским издательством «Лань» массовыми дешевыми изданиями выпускается книга «Легенды Невского проспекта». Следуют переиздания всех книг в «Лани», издательствах «Вагриус» (Москва), «Нева» (Санкт-Петербург), «Фолио» (Харьков).
Летом 1996 года со всей семьей уезжает в Израиль. В ноябре выходит новый роман «Самовар» в иерусалимском издательстве «Миры». Читает лекции по современной русской прозе в Иерусалимском университете. Весной 1997 года возвращается в Эстонию.
В 1998 году выходит восьмисотстраничная философская «всеобщая теория всего» «Всё о жизни», с изложением теории энергоэволюционизма.
Поездка по США в 1999 году с выступлениями перед читателями в Нью-Йорке, Бостоне, Кливленде, Чикаго. Выходит книга рассказов «Памятник Дантесу».
В 2000 году выходит роман «Гонец из Пизы» («Ноль часов»). Переезд в Москву.
2002-й: «Кассандра» — следующая итерация философии Веллера, написанная тезисно и местами даже академически. Появляется и название философской модели: «энерговитализм». Но уже через два года выходит сборник «Б. Вавилонская», где в рассказе «Белый ослик» оно корректируется на «энергоэволюционизм». Там же автор приводит отличительные признаки своей модели.
6 февраля 2008 года решением президента Эстонии Тоомаса Хендрика Ильвеса Михаил Веллер был награждён орденом Белой звезды 4 класса. Орден был вручён 18 декабря 2008 года на неофициальной встрече в посольстве Эстонии в Москве..
В 2009 году вышла в свет книга «Легенды Арбата».
В настоящее время проживает в Москве и Таллине.
В книге «Смысл жизни», вышедшей в 2007 году, Михаил Веллер раскрыл основные положения своей философской теории «Энергоэволюционизма», согласно которой «вся субъективная и объективная деятельность человека совершенно соответствует и лежит в русле общей эволюции Космоса, которая сводится к усложнению материально-энергетических структур, повышению энергетического уровня материальных систем, и от начала Вселенной развивается с положительным балансом, в увеличивающейся прогрессии». Предтечами её можно назвать Юлиуса Роберта фон Майера, высказавшего несколько довольно оригинальных идей на тему сохранения энергии в живой и неживой материи, Нобелевского лауреата Вильгельма Фридриха Оствальда, а также советского философа Эвальда Васильевича Ильенкова, представившего схожую гипотезу в работе «Космология духа». Веллер делает смелые выводы, опираясь на такие понятия как «значимость» и «ощущения». К примеру: «Стремление к смыслу жизни — это стремление к своей значимости», или «Жизнь человека — это сумма ощущений». Все это российский философ объединяет под общей вывеской «Энергоэволюционизма», доказывая, что главная цель человека, в объективном понимании, это энергопреобразование, и что ни одно животное Земли не было способно к тому, чтобы использовать энергию окружающего мира в таких масштабах, преобразовывая Вселенную, и даже разрушая ее. Но за разрушением одного появится другое, родится новый Мир; человек должен идти по этому пути, как самое совершенное создание Космоса. Имеющуюся энергию, по Веллеру, надо освобождать, иначе человек может прийти к самоубийству, не найдя ей выхода и реализации. Особое внимание автор уделяет надличностным ценностям, то есть таким, которые в понимании человека стоят выше всего на свете, выше самой жизни, и отмечает: «если тебе нечему служить — ты будешь служить тому, что должно было служить тебе». Доброте, а точнее добрым поступкам, автор приписывает стремление людей распространить «напрямую» свои ощущения, помыслы и действия на других людей, то есть увеличить свою значительность.
Философ Давид Дубровский критиковал Веллера за дилетантизм в области философии, характеризуя энергоэволюционизм как «смесь банальностей, общих мест с теоретически неясными, некорректными утверждениями».
В сентябре 2011 года Михаил Веллер, призвал голосовать за КПРФ, утверждая: сменяемость власти должна дать всем партиям понимание, что на следующих выборах «переизберут и выкинут партию», если она не удовлетворит ожиданиям избирателей. Также он убеждён, что КПРФ — единственная независимая партия на 2011 год. Веллер заявил, что голосовать нужно обязательно, даже если не нравится ни одна партия, так как «хоть что-то в этих авгиевых конюшнях будет прочищено».