Михаил Константинович Калатозов родился 28 декабря 1903 года в Тифлисе. Трудовую деятельность начал в 1917 году, спустя шесть лет пришел на Тбилисскую киностудию, где работал монтажером, ассистентом оператора. Пробовал себя в качестве оператора, актера, сценариста.
Режиссерский дебют Калатозова – кинокартина «Их царство» (1928, сорежиссер Н. В. Гогоберидзе), построенная на хроникальном материале меньшевистской Грузии 1918-1920 годов. Этот фильм обнаружил стремление Калатозова к поэтическому, образному постижению реального мира. Пластика изображения, острые ракурсы, необычные эффекты освещения поднимают до уровня шедевра последний немой художественно-документальный фильм Калатозова «Соль Сванетии». Черно-белая графика горных пейзажей Верхней Сванетии, экспрессия в построении кадра и в смене планов, романтичность режиссерской манеры сделали «Соль Сванетии» заметным явлением советского кинематографа своего времени.
В 1933-1934 Калатозов был аспирантом ленинградского отделения Государственной Академии искусствознания. В 1934-1938 работал директором Тбилисской киностудии. В 1939 вернулся к режиссуре, сняв на «Ленфильме» картины «Мужество» (1939) и «Валерий Чкалов» (1941). «Валерий Чкалов» имел шумный успех и упрочил режиссерскую репутацию Калатозова.
Снимал он и в годы Великой Отечественной войны, затем несколько лет занимался административной работой.
Вернувшись в режиссуру, Калатозов снимает ряд фильмов, среди которых «Заговор обреченных» (1950), «Вихри враждебные» (1953), лирическая комедия «Верные друзья», фильм об освоении целины «Первый эшелон». Пиком творчества Калатозова и одной из лучших лент отечественного кинематографа стал фильм «Летят журавли» (экранизация пьесы «Вечно живые» Розова). Фильм получил главный приз Каннского кинофестиваля 1958 года, его и сегодня помнят.
Последняя картина Калатозова «Красная палатка» (1970) основана на истории полярной экспедиции Умберто Нобиле 1928 года. В фильме снималось немало советских и европейских кинозвезд. Тема противоборства человека со стихией решалась режиссером в приподнято романтическом ключе.
Умер Михаил Калатозов 26 марта 1973 года в Москве. Его сын Георгий и внук Михаил также кинорежиссёры.