Родился 29 июля 1900 г. (по старому стилю 16 июля 1900 г.) во Владимире в семье юриста. Детство и юность провел в Санкт-Петербурге (в 1914-1924 гг. - Петроград), куда впоследствии переехала семья.
В 1918 г., окончив в Петрограде гимназию, Михаил Тихонравов переехал в Переславль-Залесский (Владимирская губерния, ныне город в Ярославской области).
Образование
В 1925 г. получил специальность инженера-механика в Военно-воздушной академии Рабоче-крестьянской Красной Армии, РККА (впоследствии - Военно-воздушная инженерная академия им. Н. Е. Жуковского) в Москве.
Доктор технических наук (1958), профессор (1962).
Вступление в ряды РККА, начало трудовой деятельности
В 1919 г. Михаил Тихонравов добровольно вступил в ряды РККА, заведовал агитационно-просветительным отделом Переславль-Залесского уездного военного комиссариата. С мая 1920 г. был инструктором культурно-просветительного отдела Владимирского губернского военкомата.
В студенческие годы увлекся планеризмом, в учебных мастерских академии проектировал и изготавливал планеры. В конце 1920-х гг. на всесоюзных соревнованиях планеристов в Коктебеле (Крым) познакомился с Сергеем Королёвым, будущим главным конструктором ракетно-космических систем в СССР.
После защиты диплома служил инженером-механиком в бомбардировочной эскадрилье в Липецке. Затем во второй половине 1920-х гг. работал на московских авиапредприятиях: в коллективе под руководством авиаконструктора Николая Поликарпова, в конструкторском бюро Дмитрия Григоровича. В 1930 г. возглавил авиамоторную группу в Центральном конструкторском бюро им. В. Р. Менжинского.
Работа в ГИРД, РНИИ, НИИ-4
В сентябре 1931 г. в Москве при Осоавиахиме СССР была создана Группа изучения реактивного движения (ГИРД) с целью разработки ракет и двигателей к ним. Михаил Тихонравов стал руководить в ГИРД бригадой №2, которая занималась исследованием проблем создания ракетных двигателей и ракет на жидком топливе. Другие бригады возглавили инженеры-конструкторы Фридрих Цандер (председатель ГИРД), Сергей Королев и Юрий Победоносцев.
В 1933 г. на базе ГИРД и ленинградской газодинамической лаборатории создали Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ, впоследствии НИИ-3 и НИИ-1; ныне Исследовательский центр им. М. В. Келдыша, Москва). В институте Михаил Тихонравов последовательно возглавлял отдел жидкостных ракетных двигателей, научно-исследовательскую группу по улучшению устойчивости полета и кучности пороховых реактивных снарядов, отдел ракет, ракетных двигателей и топлив, был начальником лаборатории.
Михаил Тихонравов руководил созданием первой советской ракеты с двигателем на гибридном топливе ГИРД-09 (запуск был осуществлен в 1933 г.). С 1938 г. занимался исследованием жидкостных ракетных двигателей, разработкой ракет для изучения верхних слоев атмосферы, с конца 1930-х гг. - разработкой снарядов для боевой машины реактивной артиллерии БМ-13 ("Катюша"). В 1940-1943 гг. в НИИ-3 под руководством Андрея Костикова работал над нереализованным проектом реактивного истребителя (проект "302"). В 1944 г. возглавил лабораторию НИИ-1 и занялся проектированием высотных ракет. В 1945 г. вместе с инженером Николаем Чернышевым в инициативном порядке на базе трофейных немецких баллистических ракет "Фау-2" разработал идею стратосферной ракеты, которая бы позволила совершить суборбитальный полет экипажу из двух человек. Проект был представлен главе советского государства Иосифу Сталину и получил от него положительное заключение. Непосредственной реализацией Чернышев не занимался - дальнейшие работы по геофизическим ракетам на базе "Фау-2" были переданы НИИ-88, которым руководил Сергей Королев.
С 1946 по 1950 г. Михаил Тихонравов занимал должность заместителя начальника НИИ-4 Академии артиллерийских наук, в этот период выдвинул идею "составных" (многоступенчатых) ракет дальнего радиуса действия. Затем работал в институте научным консультантом по жидкостным реактивным снарядам. В январе 1954 г. Тихонравов стал научным руководителем по теме "Исследования по вопросу создания искусственного спутника Земли", под его руководством были разработаны и обоснованы предложения по изучению космического пространства с помощью искусственных спутников.
В декабре 1955 г. был уволен из Вооруженных сил в запас в звании инженера-полковника.
В ОКБ-1/ЦКБЭМ
В 1956 г. Михаил Тихонравов перешел на работу в Опытно-конструкторское бюро №1 (ОКБ-1; впоследствии - Центральное конструкторское бюро экспериментального машиностроения, ЦКБЭМ, и НПО "Энергия"; ныне Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С. П. Королева), которое возглавлял Сергей Королев. Был принят на должность начальника проектного отдела. Принимал участие в работах по созданию и обеспечению запуска первого искусственного спутника Земли (1957) и первого пилотируемого космического корабля "Восток" (1961).
Одновременно в 1961-1966 гг. являлся заместителем главного конструктора ОКБ-1 Сергея Королева.
После смерти Королева, в 1966-1970 гг. был заместителем главного конструктора ОКБ-1, затем ЦКБЭМ Василия Мишина.
В 1970-1973 гг. занимал пост научного руководителя ЦКБЭМ.
Преподавательская деятельность
Параллельно с основной деятельностью Михаил Тихонравов преподавал в вузах. С 1931 г. читал курс "Моторные установки" в Московском авиационном институте (МАИ; ныне Московский авиационный институт - национальный исследовательский университет).
С конца 1940-х гг. был преподавателем в Московском высшем техническом училище (ныне Московский государственный технический университет) им. Н. Э. Баумана.
Заведовал кафедрами в Артиллерийской академии им. Ф. Э. Дзержинского, Академии оборонной промышленности.
С 1959 г. до конца жизни был профессором кафедры проектирования и конструкции летательных аппаратов МАИ. С 1967 г. также являлся научным руководителем студенческого конструкторского бюро "Искра" этого института.
Кончина
Михаил Тихонравов умер 4 марта 1974 г. в Москве на 74-м году жизни. Похоронен на Новодевичьем кладбище.
Награды, почетные звания
Герой Социалистического Труда (1961), лауреат Ленинской премии (1957).
Был награжден орденами Красного Знамени (1944, 1950), Ленина (1945, 1961), Отечественной войны II степени (1944), медалью "За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг." (1945) и др.
Заслуженный деятель науки и техники РСФСР (1970).
Являлся членом-корреспондентом Академии артиллерийских наук, Международной академии астронавтики.
Труды
Автор ряда научных работ и книг. Среди них - "Ракетная техника" (1935), "Полет птиц и машины с машущими крыльями" (1937), "Основы теории полета и элементы проектирования искусственных спутников Земли" (1967), "Технические и физические проблемы космонавтики" (1971) и др.