Родился 4 апреля 1901 г. (по старому стилю 22 марта 1901 г.) в пос. Кадиевка Бахмутского уезда Екатеринославской губернии Российской империи (ныне г. Стаханов Луганской Народной Республики РФ) в семье шахтера. С 1914 г. работал рассыльным, рудничным почтальоном, молотобойцем.
В 1920-1924 гг. проходил службу в рядах Рабоче-крестьянской Красной армии, входил в особую военно-продовольственную комиссию по обеспечению хлебом и фуражом 1-й конной армии Семена Буденного. Затем был направлен в Луганск, где в 1924-1929 гг. работал на руководящих должностях в милиции.
В 1932-1935 гг. занимал пост помощника, заместителя директора патронного завода №60 в Луганске. Одновременно в 1932 г. прошел обучение в луганском филиале Украинской промышленной академии.
В 1932-1935 гг. учился на Объединенном факультете особого назначения Главного управления учебных заведений Наркомтяжпрома (Москва).
В 1936-1937 гг. работал директором завода №184 по производству снарядных гильз (г. Зеленодольск, Татарская АССР, ныне Республика Татарстан). В 1937 г. был переведен в Москву, где до 1938 г. занимал пост начальника 12-го главного управления Наркомата оборонной промышленности, курировал производство боеприпасов.
В период с мая 1938 г. по январь 1939 г. - заместитель наркома оборонной промышленности Михаила Кагановича, с января 1939 г. по 1942 г. - заместитель наркома авиационной промышленности (при наркомах Михаиле Кагановиче и Алексее Шахурине).
С 1942 г. по 1946 г. - первый заместитель наркома боеприпасов Петра Ванникова.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 16 сентября 1945 г. Михаилу Хруничеву в составе группы руководителей оборонной промышленности было присвоено почетное звания Героя Социалистического Труда ("за выдающиеся заслуги в деле организации производства самолетов, танков, моторов, вооружения и боеприпасов, а также за создание и освоение новых образцов боевой техники и обеспечения ими Красной армии и Военно-морского флота в годы Великой Отечественной войны").
С 1 мая 1946 г. по 15 марта 1953 г. Михаил Хруничев был наркомом (с марта 1946 г. - министром) авиационной промышленности СССР. Под руководством Хруничева советский авиапром перешел к выпуску реактивной боевой авиации: истребителей МиГ-9 (первый полет в 1946 г.), МиГ-15 (1947) и МиГ-17 (1950), фронтового бомбардировщика Ил-28 (1948). Были разработаны истребитель МиГ-19 (1952), дальний бомбардировщик Ту-16 (1952); разработан и принят на вооружение стратегический турбовинтовой межконтинентальный бомбардировщик Ту-95 (1952); разрабатывался реактивный пассажирский самолет Ту-104 (первый полет выполнил в 1955 г.).
В 1953-1955 гг. Михаил Хруничев занимал пост первого заместителя министра среднего машиностроения (ведомство управляло атомной промышленности, в том числе производством ядерных боезарядов).
С февраля 1955 г. по декабрь 1956 г., а также с апреля 1961 г. и до конца жизни Михаил Хруничев занимал пост заместителя председателя Совета министров СССР. Кроме того, с декабря 1956 г. по май 1957 г. он был заместителем председателя Государственной экономической комиссии СССР по текущему планированию народного хозяйства, а с мая 1957 г. по апрель 1961 г. - первым заместителем председателя Госплана СССР. С апреля 1961 г. также являлся председателем Государственного комитета Совмина СССР по координации научно-исследовательских работ.
Являлся депутатом Верховного Совета СССР II (1946-1950) и V (1952-1961) созывов.
Михаил Хруничев умер 2 июня 1961 г. на 61-м году жизни в Москве. Урна с прахом размещена в Кремлевской стене на Красной площади столицы.
Генерал-лейтенант инженерно-технической службы (1944).
Был награжден семью орденами Ленина (1941, 1942, 1944, 1945, 1949, 1951, 1957), орденом Суворова II степени (1944), орденом Трудового Красного Знамени (1961), медалями. Был дважды удостоен Сталинской премии.