Родился 8 декабря 1957 г. в г. Солнцево Московской области. Отец Михаил Федорович - преподаватель математики, мать Мария Павловна - экономист.
В 1983 г. окончил факультет "Дороги и аэродромы" Московского автомобильно-дорожного института (МАДИ; ныне Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет), получив специальность "инженер-строитель". Позднее обучался на Высших экономических курсах при Госплане СССР.
В 1976-1978 гг. проходил срочную службу в Вооруженных силах СССР.
В 1978-1981 гг. - старший техник, инженер Всесоюзного проектного и научно-исследовательского института промышленного транспорта Госстроя СССР.
С 1981 г. по 1990 г. - инженер, ведущий экономист, главный специалист, начальник подотдела Отдела внешнеэкономических связей Госплана РСФСР.
В 1990-1991 гг. - начальник подотдела управления внешнеэкономических связей Государственного комитета экономики РСФСР.
В 1991 г. занимал должность заместителя начальника управления - начальника отдела управления внешнеэкономической деятельности Министерства экономики РСФСР.
С 1992 г. по 1993 г. - начальник подотдела сводного отдела внешнеэкономических связей Министерства экономики РФ.
В 1993-1995 гг. - руководитель департамента иностранных кредитов и внешнего долга Министерства финансов РФ. Назначен по инициативе вице-премьера и министра финансов РФ Бориса Федорова.
С 16 ноября 1995 г. заместитель, с 15 февраля 1999 г. – первый заместитель министра финансов РФ. Ведомство в этот период последовательно возглавляли Владимир Пансков, Александр Лившиц, Анатолий Чубайс и Михаил Задорнов. В 1999–2000 гг. - заместитель управляющего от РФ в Европейском банке реконструкции и развития.
С 25 мая 1999 г. по 17 мая 2000 г. - министр финансов РФ в правительстве, которое сначала возглавлял Евгений Примаков, затем Сергей Степашин, а потом Владимир Путин.
С 10 января по 17 мая 2000 г. - первый заместитель председателя правительства РФ - министр финансов РФ в кабинете Владимира Путина.
С 7 мая 2000 г. - врио председателя правительства РФ, с 17 мая 2000 г. по 24 февраля 2004 г. - председатель правительства РФ. 10 мая 2000 г. кандидатура Михаила Касьянова была представлена президентом депутатам Государственной думы РФ для утверждения на посту главы правительства, 17 мая 2000 г. Госдума одобрила его кандидатуру (за - 325, против - 55, 15 воздержались). В тот же день указом президента РФ Владимира Путина он был назначен главой кабинета. В 2004 г. отправлен президентом в отставку вместе с возглавляемым им правительством.
В 2000-2004 гг. - председатель Совета министров Союзного государства России и Белоруссии.
В 2000–2004 гг. – председатель Комиссии правительства РФ по военно-промышленным вопросам (ныне Военно-промышленная комиссия РФ).
Был членом (с 1999 г.), затем постоянным членом Совета безопасности РФ (2000-2004).
В феврале 2005 г. возглавил консалтинговую компанию "МК аналитика".
В ноябре 2005 г. в интервью газете "Известия" заявил, что стремится стать "единым кандидатом от демократических сил" на президентских выборах 2008 г.
В апреле 2006 г. на учредительной конференции межрегионального общественного движения "Российский народно-демократический союз" (РНДС) был избран его председателем (в июле того же года движение стало общероссийским).
В сентябре 2007 г. возглавил партию "Народ за демократию и справедливость" (НДС) на ее учредительном съезде. В январе 2008 г. Федеральная регистрационная служба отказала НДС в регистрации.
14 декабря 2007 г. в Центризбиркоме была зарегистрирована инициативная группа избирателей по выдвижению Михаила Касьянова на пост президента РФ. Однако 27 января 2008 г. в регистрации ему было отказано. Поводом для этого стало большое количество недостоверных и недействительных подписей, собранных в поддержку его кандидатуры. Их число составило 13,36% и почти втрое превысило допустимый законом 5-процентный порог. Михаил Касьянов обжаловал отказ в регистрации в Верховном суде РФ, но проиграл процесс.
С декабря 2010 г. являлся сопредседателем незарегистрированной коалиционной Партии народной свободы ("Парнас") вместе с Владимиром Рыжковым, Борисом Немцовым. Организацию образовали четыре партии - Российский народно-демократический союз, Республиканская партия России, движение "Солидарность", движение "Демократический выбор", а также представители других движений либеральной оппозиции.
16 июня 2012 г. "Парнас" объединился с Республиканской партией России и сменила название на "Республиканская партия России – Партия народной свободы" (РПР-Парнас). С июня 2012 г. Михаил Касьянов стал одним из трех сопредседателей РПР-Парнас (также в руководство партией входили Борис Немцов и Владимир Рыжков).
6 июля 2015 г. на очередном съезде было утверждено новое название партии – Партия народной свободы ("Парнас"). В тот же день Михаил Касьянов был избран ее единственным руководителем (переизбран 17 декабря 2016 г.).
Возглавлял список партии на выборах в Госдуму РФ VII созыва 18 сентября 2016 г. Однако "Парнас" в Думу не прошел, не преодолев пятипроцентный барьер (0,73%).
В июне 2022 г. член бюро политсовета Партии народной свободы Константин Мерзликин подтвердил отъезд лидера партии Михаила Касьянова из России.
25 мая 2023 г. Верховный суд РФ удовлетворил иск Минюста о ликвидации Партии народной свободы Касьянова. Причиной послужило недостаточное количество региональных отделений "Парнас" (по закону партия должна иметь зарегистрированные отделения не менее чем в половине субъектов РФ).
24 ноября 2023 г. Минюст России добавил Касьянова в реестр иноагентов. В сообщении ведомства говорится, что политик принимал участие в создании и распространении материалов иностранных агентов, распространял недостоверную информацию о принимаемых органами власти РФ решениях, выступал против специальной военной операции на Украине, участвовал в качестве респондента на информационных площадках, предоставляемых иностранными структурами. Кроме того, наряду с лицами, включенными в реестр иностранных агентов, он является членом "Антивоенного комитета России" - объединения, деятельность которого направлена на дискредитацию внешней и внутренней политики РФ.
Действительный государственный советник РФ 1 класса (1999).
Соавтор книги "Без Путина: политические диалоги с Евгением Киселевым (2009).
Владеет английским языком.
Женат, супруга Ирина Борисовна окончила экономический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, преподавала в вузе, позднее стала домохозяйкой. Две дочери: Наталья (род. 1985) и Александра (род. 2005).