Tilli war der Sohn von Desiderio Tilli und Lucrezia Salvadori.
1677 wurde er an der Universität Pisa Doktor der Medizin. Er eröffnete eine Praxis in Florenz und arbeitete von 1681 an als Arzt auf den Schiffsrouten die von Florenz nach Mallorca und Menorca führten.
1723 veröffentlichte Michelangelo Tilli den Catalogus Plantarum Horti Pisani. Das Verzeichnis der im Botanischen Garten von Pisa kultivierten Pflanzen umfasst mehr als 4500 Einträge und ist dem Großherzog Cosimo III. de Medici gewidmet. 50 Arten des Kataloges sind mit Zeichnungen von Cosimo Mogalli illustriert.
Ehrungen
Am 30. November 1708 wurde Tilli als Mitglied („Fellow“) in die Royal Society gewählt.[1]