Már gyermekkorától művészi beállítottságú volt; sokat rajzolt, sőt verseket és kisebb történeteket írt, majd drámaórákra járt. Első szerepét 17 évesen kapta a Leó és én című kanadai sorozatban. 18 évesen Los Angelesbe költözött. 1982-ben megkapta Alex P. Keaton szerepét a Családi kötelékek című sorozatban, ami meghozta számára az ismertséget. 1985-ben eljátszotta Marty McFly szerepét a Vissza a jövőbe című vígjátékban. Ezzel egy csapásra világhírűvé vált. Olyan filmekben játszott még, mint a Dupla vagy semmi, a Doc Hollywood és a Jobb ma egy zsaru, mint holnap kettő. Leforgatta a Vissza a jövőbe második és harmadik részét.
30 éves korában kiderült, hogy fiatalkori Parkinson-kórban szenved. Diagnózisát csak családjának és legközelebbi barátainak mondta el. Az orvosok ekkor még 10 jó évet jósoltak neki. Az alkoholhoz menekült, de hamar rájött, hogy az nem segít a helyzetén. Felesége segítségével leszokott az ivásról, majd több filmet is leforgatott. Például a Szenzációs recepciós, a Szerelem a Fehér Házban, A pénz boldogít és a Törjön ki a frász! című filmeket. Ezután belekezdett egy tévésorozatba, a Kerge városba, melynek főszereplője és társproducere is volt. 1998-ban hét évnyi titkolózás és találgatás után az egész világot megdöbbentette azzal, hogy betegségét nyilvánosságra hozta. 1999-ben egészsége romlása miatt otthagyta a sorozatot. 2002-ben Stuart Little kisegér hangja volt, majd az Atlantis - Az elveszett birodalom című rajzfilm főhősének kölcsönözte hangját. Jelenleg adományokat gyűjt és lobbizik a Michael J. Fox Parkinson Alapítvány részére, amelynek célja a betegség gyógymódjának kutatása.