Michel Lemoine fait ses débuts au cinéma à la fin des années 1940. On le trouve notamment dans des films de Sacha Guitry ou de Julien Duvivier. Son physique lui donne la possibilité de remplir l'emploi de jeune premier romantique mais aussi d'incarner des personnages mystérieux et inquiétants. Tout au long des années 1960, il tourne beaucoup en Italie, dans des péplums, des westerns spaghetti et dans des films fantastiques. Il travaille aussi pour Jess Franco et pour José Bénazéraf. Dans les années 1970, on le voit essentiellement dans des films érotiques.
Il passe derrière la caméra pour des films où l'érotisme se mêle au drame, ou la comédie. Si ses films ne recueillent pas l'adhésion de la critique, on lui reconnaît néanmoins des qualités de technicien. Les Désaxées, sa première réalisation a, selon ses dires, de forts accents autobiographiques5. Il fait d'ailleurs souvent tourner Janine Reynaud, son épouse, aux côtés de ses interprètes favorites, Martine Azencot, Nathalie Zeiger ou Marie-Hélène Règne. Il réunit à l'affiche des Confidences érotiques d'un lit trop accueillant des acteurs plus « solides » comme Olga Georges-Picot, Marie-Georges Pascal, Sacha Briquet ou Michel Le Royer et Bruno Devoldère, comédiens du « Français ».
En 1976, son film Les Week-ends maléfiques du Comte Zaroff est interdit de sortie en salles, la censure française voyant dans ce long-métrage d'épouvante une "incitation au meurtre".
Il se tourne alors sans enthousiasme vers la réalisation de films pornographiques qu'il signe le plus souvent du pseudonyme de Michel Leblanc et fait d'Olinka Hardiman une vedette du X (Marilyn, mon amour).
Il délaisse le métier d'acteur et ne refait, dans les années 1990, que des apparitions sporadiques dans des films assez confidentiels.
Retiré à Vinon dans le Cher, il y est inhumé le 1er août 2013.
