Михаил Симонов родился 19 октября 1929 в Ростове-на-Дону.
Родители, Симонова (Погребнова) Вера Михайловна и Симонов Пётр Васильевич, после окончания РГУ в 1933 переехали в подмосковный посёлок Быково для учёбы отца в аспирантуре МГУ. Новый дом Симоновых находился в нескольких километрах от Быковского аэродрома и можно было наблюдать взлетающие и приземляющиеся самолёты.
В Алма-Ате, куда отца распределили после учёбы, будущий генеральный конструктор занимался в авиамодельном кружке, где построил первые модели планеров, в руки впервые попали журналы «Техника — молодежи», «Самолёт». И именно здесь впервые проявилась тяга к авиации.
Началась Великая Отечественная война. В звании лейтенанта Пётр Симонов отправился на фронт. Во время Сталинградской битвы он погиб.
После войны осиротевшая семья переезжает в Каменск-Шахтинский Ростовской области, где жили мамины родители. Там Михаил оканчивает среднюю школу.
Михаил не мог оставить больную маму и потому вместо Московского авиационного института поступил в куда более близкий Новочеркасский политехнический институт. Специальность была далека от авиации — «проектирование и эксплуатация автомобилей». К третьему курсу стал Сталинским стипендиатом, активно занимался велосипедным спортом.
Во время учёбы послал свои документы в МАИ, получил отказ, после чего выбор пал на Казанский авиационный институт, куда и был зачислен на 4 курс.
В 1953 году при КАИ создали поначалу планерный кружок, а потом, в 1956 году, преобразовали его в Студенческое конструкторское бюро (СКБ). Основным организатором и разработчиком стал недавний выпускник КАИ Михаил Симонов.
На базе СКБ был создан первый в стране ОКБ спортивной авиации, где Михаил был главным конструктором и одновременно инструктором и лётчиком-буксировщиком авиаспортклуба.
В ОКБ спортивной авиации под руководством Симонова (он исполнял обязанности главного конструктора и одновременно инструктора и лётчика-буксировщика авиаспортклуба) были созданы первые в СССР цельнометаллические рекордные планеры КАИ-11, КАИ-12, КАИ-14, КАИ-17, КАИ-19.
В 1969 был переведён из Казани в Москву, назначен заместителем главного конструктора в Долгопрудненское КБ автоматики. Через девять месяцев переведён на работу в Ухтомском филиале Московского машиностроительного завода под руководством Роберта Бартини.
Ещё через несколько месяцев Симонов был назначен на должность заместителя главного конструктора в ОКБ Сухого с задачей завершить доводку фронтового бомбардировщика Су-24. Находясь на этой должности, с 1970 по 1979 он руководил лётными испытаниями и доводкой фронтового бомбардировщика Су-24, штурмовика Су-25, с 1976 по 1979 был главным конструктором истребителя-перехватчика Су-27.
С 1979—1983 работал заместителем министра авиационной промышленности.
С 1983 — Михаил Симонов генеральный конструктор «ОКБ Сухого», под его руководством созданы различные модификации Су-27. После «перестройки», когда финансирование со стороны государства уменьшилось, стал инициатором частичного перевода работы ОКБ на «коммерческие рельсы». Первоначально внебюджетные средства появились за счёт продажи за рубеж спортивных «акробатических» самолётов. Затем — после распада Советского Союза и резкого сокращения гособоронзаказа и финансирования — за рубеж (Индия, Индонезия, Малайзия, Китай и др. страны) стали поставляться и боевые самолёты.
Скончался 4 марта 2011 года вследствие тяжёлой болезни. Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.
В 1992 году на международном авиакосмическом салоне Фарнборо близ Лондона состоялась, пресс-конференция российской официальной делегации с участием двух генеральных конструкторов — Белякова («МиГ») и Симонова («ОКБ Сухого»). Ближе к концу конференции поднялся американский журналист и сообщил, что в России из-за либеризации розничных цен царит страшная инфляция, в магазинах ничего нет, «а у вас целых два блестящих истребительных конструкторских бюро — „МиГ“ и „Сухой“, вот если вы объедините их, то столько денег для вашего народа сэкономите…».
В ответ на это Симонов заявил следующее: