Родился 12(22).07.1596. Отец — Фёдор Никитич Романов из знатного боярского рода, мать — Шестова Ксения Ивановна, дочь бедного костромского дворянина. Предком Романовых был Андрей Кобыла, служивший Иоанну Калите. Род Романовых, тогда ещё Захарьиных-Юрьевых, возвысился в XVI веке благодаря браку Иоанна Грозного с Анастасией Романовной Захарьиной-Юрьевой. Михаил приходился двоюродным племянником Фёдору Иоанновичу, последнему русскому царю из московской ветви династии Рюриковичей.

Оказавшись в родстве с династией Рюриковичей, Романовы могли претендовать на трон после смерти Фёдора Иоанновича. Поэтому при Годуновых они были подвергнуты опале. 26.10.1600 по доносу дворянина Бертенева, служившего у Александра Романова, дяди будущего царя, братья Романовы (Фёдор, Александр, Михаил, Иван и Василий) были арестованы, пострижены в монахи и в 1601 сосланы в Сибирь, где большинство из них погибло.

Отец Михаила под именем Филарета был сослан в Софийский Антониев монастырь, мать под именем Марфы была сослана в Заонежские погосты, а Михаил с сестрой был сослан на Белоозеро и жил со своей тёткой, Марфой Никитичной Черкасской.

В 1605 Лжедмитрий I, желая доказать родство с домом Романовых, вернул из ссылки оставшихся в живых членов фамилии. Филарет был возведён в сан митрополита Ростовского. Марфа с сыном Михаилом поселились в костромской вотчине Романовых, селе Домнине. Во времена Тушинского вора, когда Филарет был у него в почётном плену (он даже нарёк его патриархом), его жена и сын находились в Москве.

В 1610 Филарет вместе с князем Василием Васильевичем Голицыным был послан к полякам для заключения договора о вступлении на русский престол королевича Владислава. Поляки задержали Филарета у себя и 9 лет Михаил не видел отца. Будущий царь с матерью были задержаны в московском Кремле и выпущены из плена только в ноябре 1612. Они удалились в Кострому и укрывались от преследования польско-литовских отрядов в Ипатьевском монастыре.

По окончании польской интервенции в феврале 1613 был созван Земский собор, на котором предстояло избрать нового русского царя. Среди кандидатур были польский королевич Владислав, шведский принц Карл-Филипп и др. Однако служилые люди не хотели видеть иностранца на троне. Тогда и появилась кандидатура Михаила Романова, бывшего родственником Рюриковичей по женской линии. Причиной избрания Михаила послужили не какие-то его личные качества. Он был молод (ему было всего 16 лет) и кроме того он был хворым (в детстве его зашибла лошадь и он постоянно страдал болезнью ног) и несамостоятелен в решениях, а потому казался боярам легко управляемым.

21.02.1613 Земский собор избрал его на царство. Его избрание было компромисом, устроившим и земщину и казаков. Узнав об этом, недобитые польские отряды надумали пробиться к монастырю и убить новоизбранного царя, но костромской крестьянин Иван Сусанин, взявшийся показать дорогу, вместо этого ценой собственной жизни завёл их в дремучий лес. Послы от собора прибыли в Кострому и 14 марта были приняты в Ипатьевском монастырере. Инокиня Марфа и Михаил решительно отказывались принять предложение собора, ссылаясь на малолетство. После шестичасовых переговоров Михаил и мать, когда им пригрозили, что Бог взыщет с них конечное разорение государства, согласились принять избрание на престол.

11(21).07.1613 в Москве состоялось царское венчание Михаила Романова в Успенском соборе Кремля. Бояре, скомпрометированные в период "Смутного времениы" близостью к самозванцам и польским интервентам, надеялись получить амнистию и принять участие в управлении под предлогом молодости царя. Действительно в первые годы правления все важнейшие государственные вопросы решались боярской думой, где ведущую роль играла его мать и её родня из бояр Салтыковых.

С двумя государствами: Польшей и Швецией, ещё не окончена была война. Оба эти государства владели окраинами Московской державы и выставляли двух своих претендентов на московский престол — соперников новоизбранному царю. Третьего соперника ему провозглашала казацкая вольница в Астрахани в лице малолетнего сына Марины Мнишек. Атаман донских казаков Иван Заруцкий во имя его затевал двинуть турок и татар на окончательное разорение Московского государства.

Многие города были сожжены дотла, и сама Москва находилась в развалинах. Внутренние области сильно обезлюдели. Повсюду господствовала крайняя нищета, а из-за того, что в 1612 не смогли убрать хлеба, люди умирали от голода. Но самая величайшая беда состояла в том, что московские люди, по меткому выражению матери царя, "измалодушествовались". Молодого царя тотчас окружили лживые и корыстолюбивые люди, которые старались захватить себе как можно более земель и присваивали даже государевы дворцовые сёла.

Первой заботой нового правительства было пополнение казны. Царь и собор повсюду рассылали грамоты с приказаниями собирать подати и казённые доходы. Добывать деньги старались любыми мерами, даже занимали деньги у англичан, давая им за то право беспошлинной торговли. Служилых людей, живущих в посадах, обложили общим посадским тяглом, таможенные и кабацкие сборы стали давать на откуп и старались, чтобы пили побольше, увеличивая тем казне доход. Кроме таможенных сборов, облагалась разнообразными поборами всякая торговля и даже повседневные занятия (брали за водопой скотины, стирку белья).

Впоследствии правительство продолжало монополизировать в свою пользу разные виды торговли и производства (торговлю льном, производство селитры), а также отдавать разные ремесленные и иные занятия на откуп (торговлю вином, занятия извозным, дегтярным, квасным промыслом, сборы на мостах и перевозах).

За время безвластия страну наводнили шайки казаков и всякого сброда. Продолжительна была борьба с Иваном Заруцким, с шайкой которого разделались только в июне 1614, осенью 1614 сладили с атаманом Баловнём и его шайкой на верхнем течении Волги, наконец, к 1616 удалось ослабить и рассеять наиболее опасную шайку — Александра Лисовского.

В 1616 был созван земский собор, который постановил собрать со всех торговых людей пятую деньгу с имущества и непременно деньгами, а не товарами, а с уездов по 120 рублей с сохи. С богатых купцов Строгоновых, по расчету, приходилось взять 16 тыс. рублей, но собор наложил на них ещё 40 тыс.

Швеция с 1615 осаждала Псков, но псковичи отбили ожесточённый штурм шведов. 27.02.1617 в Столбове (близ Тихвина) со Швецией при посредничестве Англии и Голландии был заключён мир, по которому России был возвращён Новгород, Старая Русса, Гдов, Порхов и Ладога, а Швеция получила Иван-город, Ям, Копорье, Орешек и Корелу с уездами и ещё 20 тыс. руб. Таким образом Россия была отрезана от Балтийского моря. Тогда же англичане, голландцы и шведы выхлопотали себе важные торговые привилегии. Однако права транзитной торговли с Персией, Индией и Китаем они не добились.

В 1616 на смотре невест Михаилу приглянулась Марья, дочь дворянина Ивана Хлопова. Её нарекли Анастасией и объявили царской невестой. Однако могущественные Салтыковы, опасавшиеся, чтобы Хлоповы не вошли в доверие царя и не оттеснили их самих на задний план, настроили против невесты мать царя и под предлогом, что она неизлечимо больна и неспособна к деторождению, добились удаления её в Тобольск. Вероятно её нездоровье (рвота и боли в животе) были следствием какого-то зелья, которым невесту опоили Салтыковы. В 1619 её перевели в Верхотурье, а в 1621 — в Нижний Новгород, где Хлопова была поселена на выморочном дворе Кузьмы Минина.

В 1617 королевич Владислав двинулся на Москву вместе с казацким гетманом Сагайдачным, пытаясь занять престол, вредложенный ему в 1610 в период "Семибоярщины". Штурм московских укреплений 1.10.1618 был отбит, а так как срок кампании, разрешённый сеймом истекал, 1.12.1618 в деревне Деулино (близ Троице-Сергиевого монастыря) было заключено перемирие на 14 лет и 6 мес.

Смоленск и Северские земли (города Брянск, Чернигов, Трубчевск, Новгород-Северский, Стародуб, Путивль и др.) оставались под контролем Польши. По условиям перемирия производился обмен пленными. После перемирия с Польшей и обмена пленными 14.06.1619 в Москву вернулся Филарет, который был посвящён в патриархи и взял государственные дела в свои руки. С 1619 по 1633 он официально носил титул "великого государя". Тотчас с прибытием Филарета влияние Салтыковых при дворе ослабело, но они держались ещё несколько лет, благодаря покровительству Марфы.

Была произведена ревизия прав на земельные владения. Многие земли были конфискованы и переданы "служилым людям". Были отменены привилегии и беспошлинная торговля. Хлебный кризис в Европе, вызванный Тридцатилетней войной, способствовал увеличению экспорта хлеба, что дало дополнительный доход в казну.

При расстроенном состоянии Московского государства, Сибирь была тогда важным источником поправления финансов. Сибирские меха выручали царскую казну в то время, когда невозможно было много собирать налогов с разоренных жителей внутренних областей. Государь отделывался соболями повсюду, где только нужно было платить и дарить.

Русские подвигались шаг за шагом на восток и с каждым захватом новых земель, строили остроги и облагали туземцев ясаком. Чтобы прочнее привязать Сибирь к Московскому государству правительство старалось заселить её насколько возможно русским народом. Желающим там заселиться давали земли, деньги на подмогу и льготы на несколько лет.

В начале 1623 было отправлено посольство к шведскому королю сватать его родственницу, княжну Екатерину. Но она не захотела исполнить непременного русского условия — креститься в православную веру. Михаил Фёдорович вновь вспомнил о Марии. По приказу патриарха Филарета было проведено дознание. Врачи, отправленные в Нижний Новгород, заявили, что Хлопова здорова. После дознания заговор Салтыковых был раскрыт. Михаила и Бориса отправили в свои вотчины, но инокиня Марфа решительно воспротивилась браку и Михаил малодушно уступил матери.

В сентябре 1624 Михаила Федоровича по назначению матери против собственного желания женили на Марии Долгорукой, но 6.01.1625 она умерла. Меньше чем через месяц (29.01.1625) Михаил женился во второй раз, теперь на Евдокии Лукьяновной Стрешневой, незнатной дворянке, прибывшей на смотр царских невест в качестве наперсницы дочери окольничего Григория Волконского.

С 1627 начали готовиться к продолжению войны с Польшей: закупали за границей снаряжение, нанимали войско, обучали собственную армию под руководством иностранных офицеров. В апреле 1632 в Польше умер король Сигизмунд III. Летом 1632 истекал срок Деулинского перемирия. Воспользовавшись тем, что после смерти короля Сигизмунда в Польше наступило "безкоролевье", московская армия, сформированная по-европейски, под руководством боярина Михаила Борисовича Шеина и окольничьего Артемия Васильевича Измайлова (воевод старой школы) двинулась к Смоленску.

Марш был таким медленным, что войска подошли к Смоленску только в декабре 1632, а артиллерия — в марте 1633. В августе 1633 новый польский король Владислав IV подошёл к Смоленску с сильным войском, прорвал блокаду и окружил армию Шеина. Наёмные отряды перешли на сторону поляков. В феврале 1634 Шеин сдался и отступил к Москве, оставив победителю знамёна, пушки и всё снаряжение. Руководителей неудачного похода — Шеина и Измайлова с сыном объявили "измнниками и ворами" и 27.04.1634 казнили как главных виновников поражения.

После поражения под Смоленском на реке Поляновке 4.06.1634 был заключён мир, по условиям которого за Польшей были закреплены Смоленские и Северские земли. За добровольный отказ короля Владислава от московского престола ему уплачивалось 20000 руб. отступных.

1.10.1633 умер Филарет. Вместо него на патриаршеский престол был возведён псковский епископ Иосиф. Немедленно были возвращены Салтыковы и снова стали близкими к царю людьми. Боярская дума вновь пришла к власти, возглавляемая сначала двоюродным братом царя — князем Иваном Борисовичем Черкасским, а после его смерти (4.06.1642) — боярином Фёдором Ивановичем Шереметевым.

В 1620–1640-х годах начинается большее сближение с Западной Европой. Были установлены дипломатические отношения с Голландией, Австрией, Данией, Турцией, Персией. В Москву прибыло голштинское посольство, в Германию был послан Захария Николаев за мастерами медно-плавильного дела. В Россию стали активно приезжать иностранные специалисты, прежде всего, военные, инженеры и архитекторы. Иноземец Фимбрандт получил на десять лет привилегию поставить мельницы и сушилы для выделки лосиных кож, причём запрещалось всем другим торговать этими предметами. Другой иноземец, швед Коэт, получил право устроить стеклянный завод близ Москвы. Под Москвой сложилась целая "Немецкая слобода", где те, в основном, и жили. Иноземные солдаты приглашались служить в русском войске. Многие иноземцы получили привилегии на торговлю и на устройство заводов, несмотря на протесты и недовольство русских промышленников. Трудами иностранцев были открыты чугунолитейный завод в Туле и медеплавильный в Пермском крае.

При Михаиле Федоровиче продолжилось дальнейшее закрепощение крестьян. В 1637 срок розыска беглецов был увеличен до 9 лет, а в 1641 – до 15 лет.

Михаил Федорович, который вообще интересовался географией, велел сделать дополнение и объяснение к карте Московского государства, составленной по приказанию Бориса Годунова, известной под названием "Большой чертеж русской земли".

В Кремле была построена Филаретова звонница, на Фроловской (Спасской) башне был установлен шатер и часы с боем, а на Свибловой (Водовзводной) башне – машина для подачи воды из Москвы-реки. В 1635-1637 был выстроен новый Теремной дворец, заново расписаны кремлёвские соборы. При Михаиле в Россию впервые были завезены садовые розы.

В 1636-1638 для защиты от набегов крымского хана в России развернулось строительство Большой засечной черты, крепостей Белгородской и Симбирской черты и укреплённые города: Тамбов, Козлов, Пенза, Симбирск. Более всего было обращено внимания на устройство городков и острогов в западной части украинных земель, по рекам Сосне, Осколу, по соседству с Белгородом и Курском, где проходили пути в Крым.

18.06.1637 донские казаки по собственному почину захватили турецкую крепость Азов и предложили царю взять его под "государеву руку". Мнения разделились. Служилые люди были за войну и сознавали важность её для государственных целей, неслужилые сетовали на скудость средств для её ведения. После долгих обсуждений, из опасения войны с Турцией, 30.04.1642 казакам был послан приказ оставить Азов.

В самом конце царствования Михаила в Москве шли переговоры о браке царской дочери Ирины с датским принцем Вальдемаром, сыном датского короля Кристиана IV и его морганатической супруги Кирстен Мунк, носивший титул графа Шлезвиг-Гольштейнского. Принц Вальдемар прибыл в Москву в 1644, его долго убеждали принять православие, но он категорически отказался и вернулся на родину.

В апреле 1645 и без того слабый здоровьем государь совсем разболелся. У него началась водянка. Умер Михаил Фёдорович 13(23).07.1645, оставив после себя сына Алексея (1629-1676) и дочерей — Ирину (1627-1679), Анну (1630-1692) и Татьяну (1636-1706). Остальные дети умерли ещё при жизни царя.