Михаил Федорович Ларионов родился (22 мая) 3 июня 1881 года в Тирасполе Херсонской губернии, в семье военного фельдшера. Детство провел в провинциальном Тирасполе.
В 1898 году он поступил в Московское училище живописи, ваяния и зодчества, где учился у Коровина и Серова. В училище Ларионов познакомился с правнучатой племянницей жены Пушкина Н.С. Гончаровой, которая вскоре стала его верной соратницей.
Ранний период творчества Ларионова отмечен импрессионистским подходом. В унаследованной от французских художников манере создавал он целые живописные серии. Таковы «Розовый куст», «Сад», «Рыбы при закате» (все 1904). Эти и им подобные произведения пользовались успехом на самых различных выставках, включая экспозицию осеннего салона-1906 в Париже.

В 1910-х годах Ларионов проявил себя как блестящий организатор, возглавив группу молодых московских художников. Он подготовил и провел выставки иконописных подлинников, лубка. На выставке «Мишень», где демонстрировались также произведения художников-самоучек и детские рисунки, Ларионов представил работы серии «Венеры» и «Времена года» (1912), которые были расценены критиками как вызов. В них использованы язык детского рисунка и архаическая символика, дополненная незатейливым текстом.

С 1912 года Ларионов много занимался графикой. В 1914 году он участвовал в сражениях Первой мировой войны, был контужен.

С 1919 года Ларионов и Гончарова поселились в Париже. Художник продолжал заниматься станковой живописью и графикой, участвовал в выставках, серьезно увлекся коллекционированием. В последние годы жизни много времени уделял литературным трудам.
Умер художник Михаил Федорович Ларионов 10 мая 1964 года в Фонтене-о-Роз (Франция).