Михаил Ярославич родился в 1272 году, уже после смерти отца, тверского князя Ярослава Ярославича, — брата Александра Невского. Воспитывала его мать, княгиня Ксения, окончившая дни монахиней. Мальчик любил книги, избегал шумных забав, ночами молился тайком от домашних; милостыню раздавал щедро, и к нему шли те, кого постигла беда. На тверской стол он вступил между 1282 и 1285 годами и начал княжение с постройки каменного Преображенского собора в Твери, на месте прежней деревянной церкви.

После смерти великого князя Андрея Александровича в 1304 году старшим в роду стал Михаил, и по обычаю ему надлежало ехать в Орду за ярлыком на великое княжение. Права его оспорил московский князь Георгий Данилович. Спор растянулся на годы: ярлык сначала достался Михаилу, но Георгий, проведя в Орде около трёх лет, сблизился с ханским семейством, женился на сестре хана Узбека Кончаке — и получил великое княжение себе. Михаил уступил без боя и просил лишь об одном: пусть новый великий князь не трогает его удела.

Просьбу не услышали. Собрав войско, Георгий вместе с ханским послом Кавгадыем пошёл на Тверскую землю, жёг сёла и уводил людей. 22 декабря 1317 года у села Бортенева тверская рать разбила пришедших. В плен попали и жена Георгия Кончака, и множество князей и бояр. Кавгадыя, явившегося на другой день просить мира, князь принял с честью и одарил, а многих пленных отпустил на волю. Но Кончака вскоре умерла в Твери, и пошёл слух, что её отравили. Этого хватило: Георгий с Кавгадыем поехали в Орду и написали на тверского князя обвинения.

Михаил понимал, чем кончится его поездка к хану. Сыновья и бояре уговаривали не ехать или послать вместо себя кого-нибудь, но он ответил, что хан требует именно его головы, а если он не явится, войско разорит его землю и погибнут тысячи людей. Простившись с женой и сыном на берегу Нерли и исповедавшись духовнику, он поехал. Суд в Орде был назначен дважды, и оба раза судьёй и обвинителем выступал Кавгадый. Князь спокойно отвечал на каждое обвинение, но приговор был известен заранее.

На шею осуждённому надели тяжёлую колоду и почти месяц водили за кочевьем хана. Руки его на ночь запирали в ту же колоду, и отрок держал перед ним раскрытую Псалтирь, переворачивая страницы. Бежать он отказался: «Спасая себя, не спасу отечество» — так передаёт его слова житие. Утром 22 ноября 1318 года князь исповедался, причастился, простился с духовенством и сыном Константином, а через несколько часов в шатёр ворвались убийцы. Тело брошенного князя ночью никто не тронул; над тем местом, по свидетельству многих, стояло два светлых облака, и наутро говорили: «Он убит неповинно».

Тело повезли на Русь. В Маджарах купцы, знавшие князя, хотели внести гроб в церковь, но провожатые не дали и поставили его в хлеву — и всё же люди видели над этим местом свет. Похоронили князя сначала в Москве, а через год, по просьбе вдовы Анны и сыновей, мощи перевезли в Тверь; тверичи встречали гроб на берегу Волги. 6 сентября 1320 года благоверного князя погребли в построенном им Преображенском соборе. Мощи обрели нетленными в 1632 году. В 1655 году, когда в Твери началось моровое поветрие, раку со святыми мощами обнесли вокруг города, и болезнь прекратилась; в память об этом установили крестный ход.

Общероссийское почитание благоверного князя установил Собор 1549 года. На иконах его пишут в княжеских одеждах и шапке, часто с крестом в руке и мечом в ножнах, а фоном — Тверь. Он остаётся небесным покровителем города и Тверской земли.