Graf Michail Woronow wurde am 19. Mai 1782 in Sankt Petersburg geboren. Seine Kindheit und Jugend verbrachte er in London, wo sein Vater, Semjon Romanowitsch, ihm eine ausgezeichnete Ausbildung ermöglichte. Schon im Säuglingsalter wurde Woronow in die Leibgarde des Preobraschenski-Regiments aufgenommen, und im Alter von vier Jahren erhielt er den Rang eines Fähnrichs.

Im Jahr 1803 wurde er den kaukasischen Truppen unter dem Kommando von Fürst Zizianow zugeteilt und nahm am Sturm auf Ganja am 3. Januar 1804 teil. Am 15. Januar desselben Jahres entkam er nur knapp dem Tod im Zakatalski-Schlucht. Für seinen Mut während der Belagerung von Erivan am 28. August 1804 wurde Woronow mit dem Orden des Heiligen Georgs 4. Klasse ausgezeichnet.

Im Jahr 1805, als Brigade-Major, ging er nach Schwedisch-Pommern, wo er an der Blockade der Festung Hameln teilnahm. 1806 nahm er an der Schlacht bei Pultusk teil, und 1807 kommandierte er ein Bataillon in der Schlacht bei Friedland. 1809 übernahm Woronow das Kommando über das Narva-Infanterie-Regiment und nahm am Sturm auf Bazarjik in der Türkei teil. 1810 kämpfte er bei Schumla und eroberte mehrere Städte auf dem Balkan.

Im Jahr 1811 nahm Woronow an den Schlachten bei Ruschuk und Calafat teil sowie an einer erfolgreichen Operation bei Widin, wofür er am 10. März 1812 mit dem Orden des Heiligen Georgs 3. Klasse ausgezeichnet wurde. Im Vaterländischen Krieg von 1812 kämpfte er bei Smolensk und Borodino, wo seine Division hohe Verluste erlitt, aber die Positionen hielt. Woronow wurde verwundet und zur Genesung in sein Anwesen geschickt, wo er sich um die Verwundeten kümmerte und beträchtliche Mittel dafür aufwendete.

Nach seiner Genesung kehrte er in den Dienst zurück und wurde in die Armee von Tschitschagow versetzt. In der Kampagne von 1814 zeichnete sich Woronow in der Schlacht bei Craonne aus und wurde mit dem Orden des Heiligen Georgs 2. Klasse ausgezeichnet. In Paris kommandierte er eine Einheit, die das Vorort La Villette besetzte.

In den Jahren 1815 und 1818 kommandierte Woronow das Besatzungskorps in Frankreich, wo er Regeln einführte, die körperliche Strafen einschränkten, und Schulen für Soldaten organisierte. Er zahlte auch die Schulden seiner Untergebenen bei den Einheimischen.

Im Jahr 1818 vertrat Woronow Russland auf dem Aachener Kongress und erhielt das Großkreuz des englischen Ordens von Bath. Nach seiner Rückkehr nach Russland kommandierte er das 3. Infanteriekorps und wurde 1823 zum Generalgouverneur von Neurussland ernannt. Unter seiner Leitung entwickelten sich Odessa und die Krim, die Landwirtschaft und der Weinbau verbesserten sich, Straßen und Paläste wurden gebaut.

Woronow förderte auch die Entwicklung der Industrie und der Dampfschifffahrt im Schwarzen Meer. Er wurde zum Ehrenmitglied der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften gewählt und nahm an Verhandlungen mit der Türkei teil, bei denen er die Akkerman-Konvention unterzeichnete.

Im Jahr 1828 übernahm Woronow das Kommando über die Truppen, die Varna belagerten, und unterstützte die Versorgung der Armee in der Türkei. Während seiner Gouverneurszeit in Odessa war Alexander Puschkin im Exil, mit dem Woronow ein angespanntes Verhältnis hatte.

Woronow unterstützte Architekten und förderte den Bau öffentlicher Gebäude. 1844 wurde er zum Oberbefehlshaber im Kaukasus ernannt und unternahm einen Feldzug gegen Schamil. Trotz der Schwierigkeiten wurde er in den Fürstenstand erhoben.

Im Jahr 1848 erzielte Woronow Erfolge in Dagestan und gründete den Kaukasischen Schulbezirk sowie die Stadt Jeisk. 1852 wurde ihm der Titel „Hochgeboren“ verliehen. 1853, als er eine Verschlechterung seiner Gesundheit spürte, verließ er Tiflis.

Woronow starb am 6. November 1856 in Odessa. Er wurde in der Spaso-Preobraschenski-Kathedrale beigesetzt, und unter den Soldaten blieben Erzählungen über seine Einfachheit und Zugänglichkeit erhalten. Woronow hinterließ ein bedeutendes Erbe in der Geschichte Russlands.