Après ses études, il enchaîne les petits métiers : apprenti pâtissier, mécanicien-dentiste, manutentionnaire, employé de banque... pour aider sa mère seule a élever ses enfants, son père étant prisonnier de guerre.
Un jour de 1943, alors que sa mère le croit à la messe, Michel Bouquet se rend chez Maurice Escande, sociétaire de la Comédie-Française, qui lui propose de suivre ses cours. Intégrant le Conservatoire d'art dramatique de Paris en compagnie de Gérard Philipe, il sera un compagnon de la première heure de Jean Anouilh et André Barsacq au Théâtre de l'Atelier, puis de Jean Vilar au TNP et à la création du Festival d'Avignon. Il débute sur les planches en 1944 dans La Première étape, puis obtient son premier rôle principal dans Roméo et Jeannette de Jean Anouilh.
Il joue à la perfection, des rôles complexes et des personnages équivoques et ombrageux. Sa silhouette ronde, son visage d'ascète et sa voix grave, lui confèrent une grande singularité et une vraie profondeur. L'étendue de son talent est immense et il est aussi à l'aise dans la comédie que dans le drame. En 1997 Michel Bouquet est nommé professeur au Conservatoire National d'Art Dramatique de Paris.
Souvent distingué dans son métier il reçoit de nouveau le César du meilleur acteur en 2006 pour son interprétation de François Mitterrand dans le film Le Promeneur du Champ-de-Mars. La même année, on lui remet le Grand Prix In Honorem de l'Académie Charles Cros.
Il a joué également dans de nombreuses séries et téléfilms, notamment dans Les Cinq Dernières Minutes avec Raymond Souplex, ou dans Maigret avec Bruno Cremer.