Окончил театральное училище им. Б. Щукина при Государственном академическом театре имени Евг. Вахтангова (1946-1950 гг.), с которыми связана вся творческая жизнь актера. В сентябре 1987 года был назначен художественным руководителем театра.

Среди калейдоскопа образов молодого актера Ульянова выделилась и осталась роль Рогожина в инсценировке романа Ф. Достоевского «Идиот». Эта роль выдвинула Михаила Ульянова в первые ряды, заставила о себе заговорить, тем более, что почти одновременно он создал образ своего современника в пьесе А. Арбузова «Иркутская история», который стал как бы, знаменем этого времени.

60-е годы — это время рождения замечательных, могучих характеров, созданных Ульяновым в кино. Его исступленный мятежник Митя Карамазов («Братья Карамазовы», 1968), генерал Чарнота («Бег», 1970), сыгранный с неистовым актерским бесстрашием маршал Жуков, настолько достоверный, что многие зрители воспринимают актера и персонаж как единое целое. Его знаменитый Трубников («Председатель», 1964), сыгранный страстно, темпераментно, на разрыв души, мучающийся за людей и вместе со своими людьми, стал советской классикой. За эту роль М.А. Ульянов был удостоен премии Ленинского комсомола. Эти и многие другие работы вписаны в золотой фонд отечественного киноискусства. Из недавних ролей в кино: «Мастер и Маргарита» (Понтий Пилат, 1995), «Все будет хорошо» (Дедушка, 1996), «Сочинение ко Дню Победы», «Ворошиловский стрелок» (1999) и др.

И в театре артиста привлекают характеры сложные, противоречивые, мощные, парадоксальные: Антоний в спектакле «Антоний и Клеопатра», Ричард в «Ричаре III», Цезарь в инсценировке по роману Т. Уайлдера «Мартовские иды», Микеле в спектакле «Филумена Мартурано», Шмага в блистательном спектакле П. Фоменко «Без вины виноватые».

М.А. Ульянов лауреат Государственных премии СССР и РСФСР, Герой Социалистического труда, награжден двумя орденами Ленина, орденами Октябрьской Революции, «За заслуги перед Отечеством» III степени (1996).