Fils des comédiens Diana et Kirk Douglas, Michael Douglas reprend le flambeau dès les années 60. Il apparaît dans HAIL, HERO de David Miller (1969) et NAPOLEON AND SAMANTHA de Bernard McEveety (1972), avant d'incarner l'inspecteur Steve Keller dans la série culte « Les Rues de San Francisco », avec Karl Malden (1972-1976).

Il en réalise un épisode et se lance dans la production avec flair, car VOL-AU DESSUS D'UN NID DE COUCOU de Milos Forman connaît un succès retentissant en 1975. Il joue dans le thriller MORTS SUSPECTES de Michael Crichton (1978) puis produit et interprète celui de James Bridges LE SYNDROME CHINOIS (1979).

Les années 80 le consacrent star grâce à son duo explosif avec Kathleen Turner dans À LA POURSUITE DU DIAMANT VERT de Robert Zemeckis (1984, qu'il produit), LE DIAMANT DU NIL de Lewis Teague (1986, qu'il produit) et LA GUERRE DES ROSE de Danny De Vito (1989). Il se diversifie aussi en metteur en scène de Broadway dans CHORUS LINE de Richard Attenborough (1985), et fait un carton dans LIAISON FATALE d'Adrian Lyne (1987) et WALL STREET d'Oliver Stone (1987).

Michael Douglas se démarque de l'image en marbre hollywoodien de son père. Il incarne des hommes dominés par des femmes hyper sexuées (LIAISON FATALE, BASIC INSTINCT de Paul Verhoeven en 1992, HARCÈLEMENT de Barry Levinson en 1994), et un fou suicidaire dans le marquant CHUTE LIBRE de Joel Schumacher (1993).

Il produit John Carpenter (STARMAN, 1984), Joel Schumacher (L'EXPERIENCE INTERDITE, 1990), Richard Benhamin (MADE IN AMERICA, 1993), John Woo (VOLTE/FACE, 1997), Francis Ford Coppola (L'IDÉALISTE, 1997), et s'offre un rôle dans les sombres L'OMBRE ET LA PROIE (Stephen Hopkins, 1996), THE SENTINEL (Clark Johnson, 2006), dans la fantaisie DIVINE MAIS DANGEREUSE d'Harald Zwart (2001), et dans le familial Douglas IT RUNS IN THE FAMILY (Fred Schepisi, 2003).

Il connaît un beau doublé en 2001 avec le juge du brillant TRAFFIC de Steven Soderbergh (où apparaît sa nouvelle épouse Catherine Zeta-Jones) et l'écrivain de WONDER BOYS de Curtis Hanson. En 2007, il fait mouche avec le père allumé de KING OF CALIFORNIA de Mike Cahill, face à Evan Rachel Wood, puis seconde Matthew McConaughey et Jennifer Garner dans le romantique HANTÉ PAR SES EX de Mark Waters (2009), avant de retrouver, 23 ans plus tard, le rôle du roi de la finance Gordon Gekko dans WALL STREET, L'ARGENT NE DORT JAMAIS de Stone (2010).