Детство. Первое царствование
Единственный ребёнок кронпринца Кароля (будущего Кароля II) и принцессы Елены Греческой, внук Фердинанда I. Правнук великой княжны и королевы Греции Ольги Константиновны и правнук великой княжны Марии Александровны. В 1925 году Кароль отправился за границу со своей любовницей Еленой Лупеску и после этого скандала отрёкся от престолонаследия. Таким образом, 4-летний Михай стал наследником своего деда и, когда тот умер в июле 1927 года, неполных шести лет вступил на престол.
До 1930 года царствовал под опекой регентов, но в том же году отец Михая, Кароль, вернулся в страну по приглашению политиков, недовольных регентством; он сместил сына и стал царствовать как Кароль II, а Михай стал его наследником с титулом «великий воевода Алба-Юлии». Кароль сосредоточил в своих руках большую власть, но его диктатура была неэффективной из-за его общей некомпетентности и эксцентричности. В 1940 году Румыния потерпела чувствительное политическое поражение: Бессарабия была присоединена к СССР, а часть Трансильвании по Венскому арбитражу отошла к Венгрии. Вскоре после этих событий маршал Ион Антонеску совершил государственный переворот и сместил Кароля II, который опять покинул страну.
Юность. Вторая мировая война
Вновь взойдя на престол в 19-летнем возрасте, юный монарх был обречён на роль марионетки Антонеску, не имея фактически никаких полномочий. В это время Румыния активно участвует во Второй мировой войне. Однажды Михай сказал бабке: «Я научился не говорить то, что я думаю, и улыбаться тем, кого я должен ненавидеть».
Когда советские войска приблизились к границе Румынии и разгромили защищавшие её немецкие силы в Ясско-Кишинёвской операции, Михай в августе 1944 года, объединившись с антифашистской оппозицией, приказал арестовать Антонеску и пронемецких генералов и объявил войну Германии. В Бухарест после того были введены советские войска, и союзная румынская армия вместе с советской сражалась против гитлеровской коалиции на территории Венгрии, а потом в Австрии.
«Король-комсомолец»
В марте 1945 года в Румынии оказалось у власти народно-демократическое правительство, поддержанное Москвой, и два с лишним года Румыния оставалась чем-то вроде «социалистической монархии». Молодого короля прозвали в Москве «король-комсомолец». 6 июля 1945 года Михай был награждён советским орденом «Победа» (№ 16) — как внесший перелом в соответствующий этап войны (вывод Румынии из лагеря союзников Германии заметно ускорил разгром гитлеровской коалиции). Он получил эту награду третьим из иностранцев (после Эйзенхауэра и Монтгомери, но до Роля-Жимерского и Тито). В декабре 1947 года коммунистическое правительство отменило монархию, и Михай был вынужден эмигрировать. Михай лишился престола последним из трёх монархов восточноевропейских государств, оказавшихся после войны в сфере влияния СССР (после короля Югославии Петра II и царя Болгарии Симеона II).
В эмиграции
Поселившись в Швейцарии, Михай в 1948 году женился на принцессе Анне Бурбон-Пармской (род. 1923; у монархистов считается королевой Румынии). От этого брака родилось пять дочерей — Маргарита (род. 26 марта 1949), Елена (род. 15 ноября 1950), Ирина (род. 28 февраля 1953), София (род. 29 октября 1957), Мария (род. 13 июля 1964), сыновей нет. В 1997 году Михай единолично изменил законодательство румынского королевского дома, допустив женщин к престолонаследию (в семье Гогенцоллернов традиционно был принят салический закон) и провозгласил старшую дочь Маргариту кронпринцессой Румынии.
Принял швейцарское гражданство (как принц Михаил фон Гогенцоллерн-Зигмаринген). Увлёкся авиацией, пилотировал коммерческие самолёты, а затем работал в авиационной компании.
Свержение социалистической власти в Румынии сделало возможным возвращение Михая на родину. Он впервые приехал туда в 1992 году, очень ненадолго и с большим количеством ограничений; республиканское правительство явно опасалось какого-либо переворота в его пользу, хотя 71-летний Михай, насколько можно судить, не стремился и не стремится к этому. Лишь в 1997 году, после ухода правительства Иона Илиеску, Михаю вернули румынское гражданство, и он смог вновь приехать в Румынию. Он по-прежнему регулярно посещает страну, но живёт в Швейцарии. Права на королевские поместья и замки он уступил правительству за 30 миллионов евро.
В 2005 году, во время торжеств по случаю 60-летия Победы, король Михай, единственный живой кавалер высшего советского военного ордена, посетил Москву, где В. В. Путин вручил ему юбилейную медаль «60 лет Победы в Великой Отечественной войне 1941—1945».
В 2010 году король Михай посетил парад победы в Москве, являясь единственным ныне живущим верховным главнокомандующим вооружёнными силами государства во Второй Мировой войне.
В день своего 90-летия выступил с речью в Парламенте Румынии.
Имя Михая I, в числе других, высечено на Мемориальной доске в честь кавалеров ордена «Победа», установленной в Большом Кремлёвском дворце.
