Максим Дормидонтович Михайлов родился 25 (13) августа 1893 года в чувашской деревне Кольцовка в крестьянской семье.
С детства пел в церковных хорах, был протодьяконом в Омске (1918-1921) и Казани (1922-1923), при этом обучался пению у Ф.А.Ошустовича, затем брал уроки у солиста Большого театра В.В.Осипова (1924-1930). 

В 1930-1932 гг. Михайлов - солист Всесоюзного радиокомитета.
В 1932-1956 гг. - ведущий солист Большого театра СССР. Партии: Иван Сусанин ("Иван Сусанин" Глинки), Кончак ("Князь Игорь" Бородина), Пимен ("Борис Годунов" Мусоргского), Чуб ("Черевички" Чайковского), генерал Листницкий ("Тихий Дон" Дзержинского) и многие др.
Михайлов обладал мощным, густым голосом большого диапазона, с бархатистыми полнозвучными низкими нотами. Выступал и как исполнитель русских народных песен. Снимался в кино. С 1951 гастролировал за рубежом.
Максим Дормидонтович Народный артист СССР (1940), лауреат Сталинской премии СССР (1941 и 1942), Награждён орденами Ленина и Трудового Красного Знамени, медалями.
Умер 30 марта 1971 года. Похоронен на Новодевичьем кладбище. На доме, где с 1940 года жил Михайлов (Тверская улица, 15) установлена мемориальная доска.