Родился 8 июля 1917 г. в пос. Торбеево Пензенской губернии Российской империи (ныне в Республике Мордовия РФ) в семье крестьянина.
В 1933 г. окончил школу-семилетку и вступил в комсомол. Спустя год уехал в Казань (Татарская АССР, ныне Республика Татарстан) поступать в авиационный техникум, однако из-за проблем с документами поступил в Казанский речной техникум. Одновременно с учебой занимался в местном аэроклубе. Затем устроился работать на волжский пароход.
Осенью 1937 г. был арестован сотрудниками Народного комиссариата внутренних дел (НКВД) по ложному доносу о сотрудничестве с иностранной разведкой. Спустя семь месяцев был отпущен на свободу.
В 1938 г. Михаил Девятаев был призван в Рабоче-крестьянскую Красную армию (РККА). В 1940 г. окончил Первое Чкаловское военное авиационное училище летчиков им. К. Е. Ворошилова. Служил в пригороде Чкалова (ныне Оренбург), затем в Орле.
В ходе Советско-финляндской войны 1939-1940 гг. выполнил три разведывательных вылета на самолете И-15бис.
После войны проходил службу в г. Торжке (ныне в Тверской обл.), Риге (Латвийская ССР, ныне Латвия). В 1941 г. был переведен в Могилев (Белорусская ССР, ныне Белоруссия), где обучался на курсах командиров звеньев и был приписан к 237-му истребительному авиационному полку (иап).
Согласно наградным листам летчика, на фронте Великой Отечественной войны 1941-1945 гг. Михаил Девятаев числился с 23 июня 1941 г. Командовал звеном в составе 163-го иап сначала на самолете И-16, а позже пересел на Як-1. Уже к середине сентября того же года совершил 180 боевых вылетов, в 35 воздушных боях сбил девять самолетов противника, в последнем из которых был тяжело ранен. После выздоровления переведен в тихоходную, а затем - в санитарную авиацию. На биплане У-2 осуществлял эвакуацию раненых, а также занимался транспортировкой медикаментов и боеприпасов.
В 1944 г. по распоряжению командира 9-й гвардейской истребительной авиационной дивизии (иад) 2-й воздушной армии 1-го Украинского фронта дважды Героя Советского Союза подполковника Александра Покрышкина вновь стал командиром звена истребительного авиаполка в составе 9-й иад.
13 июля 1944 г., отражая авианалет противника в районе Львова (Украинская ССР, ныне Украина), был сбит и попал в плен. После неудачной попытки побега из лагеря для военнопленных Михаил Девятаев был определен в лагерь смерти Заксенхаузен (г. Ораниенбург, Германия). Однако летчику удалось подменить свою бирку смертника на бирку штрафника, и его направили в концлагерь на о. Узедом в Балтийском море (северо-восток Германии, с 1945 г. восточная часть острова принадлежит Польше). На острове действовал секретный ракетный полигон Пенемюнде, где была разработана и испытывалась первая в истории баллистическая ракета V-2 ("Фау-2"). При полигоне действовал аэродром.
8 февраля 1945 г. группа из десяти заключенных во главе с Михаилом Девятаевым, дождалась ухода техников, убила охранника, захватила немецкий бомбардировщик Heinkel He 111 ("Хейнкель Хе-111"), оборудованный приспособлением для запуска с борта крылатых ракет Фау-1, и покинула на нем территорию лагеря. Оторвавшись от погони, Девятаев увел самолет за линию фронта, смог миновать огонь советской противовоздушной обороны и совершил посадку на фюзеляж в расположении советской 61-й армии.
Опираясь на данные, полученные от Михаила Девятаева в ходе допросов, советские войска заняли полигон Пенемюнде в марте 1945 г. При этом сам летчик из-за довоенного дела о сотрудничестве с иностранной разведкой попал под подозрение и был определен сотрудниками контрразведки СМЕРШ в 7-й спецлагерь НКВД, который действовал на территории освобожденного германского лагеря Заксенхаузен.
В сентябре 1945 г. на полигон Пенемюнде была отправлена комиссия во главе с будущим главным конструктором баллистических ракет Сергеем Королевым. В качестве свидетеля на остров был доставлен Михаил Девятаев, показавший ученым расположение пусковых установок, подземных цехов и др.
После этого летчика перевели в фильтрационный лагерь на территории СССР, а через несколько месяцев уволили из армии и выпустили на свободу. Как бывший военнопленный Михаил Девятаев долгое время не мог найти работу, однако в 1946 г. его взяли дежурным по вокзалу в речной порт в Казани. В 1949 г. он стал первым помощником капитана на баркасе "Огонек", а в 1952 г. - капитаном этого судна. С 1955 г. работал капитаном теплохода. В 1957 г. принимал участие в ходовых испытаниях пассажирских судов на подводных крыльях "Ракета". Позднее водил по Волге скоростные "Метеоры", был капитаном-наставником.
23 марта 1957 г. в "Литературной газете" вышел очерк о подвиге Михаила Девятаева, а 15 августа того же года указом Президиума Верховного совета СССР старшему лейтенанту Михаилу Девятаеву было присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" - "за проявленные мужество, отвагу и героизм в борьбе с немецко-фашистскими захватчиками".
Михаил Девятаев скончался 24 ноября 2002 г. на 86-м году жизни. Похоронен на Арском кладбище в Казани.
Имел звание гвардии старший лейтенант.
Был награжден орденами Ленина (1957), Красного Знамени (1944), Отечественной войны I и II степеней (1985 и 1944), медалями, иностранными наградами.
Почетный гражданин Республики Мордовия, а также городов Казани (Россия), Вольгаста и Цинновица (Германия).
Автор автобиографических книг "Полет к солнцу" (1972), "Побег из ада" (1988).