Il est diplôme de l’École normale supérieure de Paris, promotion de 1967. Il a réalisé sa thèse de 3e cycle puis sa thèse d'état au Laboratoire de spectroscopie hertzienne, aujourd'hui connu sous le nom de Laboratoire Kastler Brossel. Il a travaillé au contact de grands noms de la physique moderne, tel que Jean Brossel, Serge Haroche, Claude Cohen-Tannoudji. Ce dernier a été président du jury pour la thèse de 3e cycle de Michel Broyer et pour sa thèse d'État. Cette thèse s'intitulait Étude de l'état B de la molécule d'iode par excitation laser : propriétés magnétiques. Prédissociations gyroscopique et hyperfine et a été soutenue en [2].
Il a ensuite développé à Lyon la spectroscopie des agrégats et des nanoparticules.
A l'occasion de son départ à la retraite, la FRAMA (Fédération de recherche André-Marie Ampère) organise le « Symposium Lumière sur les atomes, molécules, agrégats et nanoparticules[4] » en l'honneur de Michel Broyer. De nombreuses personnes (400) ont été présentes pour lui rendre hommage dont les célèbres Claude Cohen-Tannoudji, Serge Haroche, Alain Aspect, Ludger Wöste.
