Michael Caine est né en 1933 à St Olave's Hospital de Londres. Très jeune passionné par le cinéma et la lecture, il se produit dans des spectacles à l'école et met en scène des pièces dans un club de théâtre amateur. Il quitte l'école à 16 ans et, après quelques temps en Corée, obtient son premier emploi au théâtre comme assistant régisseur. Il étudie parallèlement le métier d'acteur.
Après plusieurs années dans le théâtre de répertoire et différents petits rôles à la télévision, il devient la doublure de Peter O'Toole dans la pièce The Long, The short and The Tall au London Stage. Il remplacera Peter O'Toole et partira en tournée pendant six mois.
En 1963 sa carrière prend un tournant avec le rôle du lieutenant Gonville Bromhead dans Zoulou de Cy Endfield produit par Joseph Joseph E. Levine. Il joue ensuite Harry Palmer dans Ipcress Danger Immédiat de Sidney J. Furie et, en 1966 Alfie le dragueur le consacre : le film est élu meilleur film de l'année par la critique britannique, et Michael Caine est nominé à l'Oscar du meilleur acteur.
Il a depuis remporté celui du meilleur second rôle pour Hannah et ses soeurs de Woody Allen (1987) et L'Oeuvre de Dieu, la part du diable de Lasse Hallstrom (2000). Il a aussi été récompensé par trois Golden Globes (Pour l'Education de Rita, Le plus escroc des deux, et Little Voice).
Parmi ses films les plus marquants (130 longs métrages à son actif), citons entre autres le chef-d'oeuvre de John Huston, L'homme qui voulut être roi, où il formait un duo d'aventuriers avec Sean Connery, Le Quatrième protocole de John Mackenzie, Mes funérailles à Berlin de George Hamilton, Un hold-Up extraordinaire de Ronald Neame, Noises Off de Peter Bogdanovich, Mr Destiny de James Orr, Mona Lisa de Neil Jordan, Escort Girl de Bob Swaim, Piège Mortel de Sidney Lumet, Pulsion de Brian de Palma, California Hotel de Herbert Ross, Un pont trop loin de Richard Attenborough, L'aigle s'est envolé de John Sturges et Pulp de Mike Hodges.
En 2000 il a été décoré par la reine Elizabeth II. Il porte désormais le titre de Sir Michael Caine.
Ces dernière années, on a pu le voir côtoyer des acteurs issus de la jeune génération parmi lesquels Sandra Bullock (Miss Detective), Mike Myers (GoldMember), ou Nicolas Cage (The Weather man).
En 2005 et 2006, il tourne sous la houlette de Christopher Nolan dans Batman Begins et Le Prestige.
En 2008, il reprend part, plus de trente ans après, à la distribution du Limier, remake du célèbre film éponyme de Joseph L. Mankieviscz.
