מיכאי שלט ברומניה פעמיים. בפעם הראשונה הוא הוכתר אחרי מות סבו פרדיננד הראשון, מלך רומניה (אביו ויתר על הכתר בדצמבר 1925) ב־20 ביולי1927 ושלט עד 8 ביוני1930, כשהודח על ידי אביו. בפעם השנייה שב לכס המלכות ב־6 בספטמבר1940 במקום אביו שוויתר על הכס בפעם השנייה ושלט עד 30 בדצמבר1947, כאשר ויתר על מלכותו לטובת המשטר הקומוניסטי שתפס את השלטון.
מיכאי שלט בימי מלחמת העולם השנייה, בתקופת המשטר הפרו-נאצי של מרשליון אנטונסקו. כשהכוחות הצבאיים של ברית המועצות חדרו לרומניה, הוא ארגן את מעצרו של אנטונסקו. הוא התנגד למשטרים הפרו-קומוניסטיים שקמו לאחר המלחמה, לכן אולץ לוותר על מלכותו ויצא לגלות בשווייץ. חזרתו התאפשרה רק בשנת 1997, לאחר נפילת המשטר הקומוניסטי.
בשנת 1922 לקח אביו לפילגש את אלנה לופסקו, גרושתו של קצין צבא, בתם של רוקח יהודי שהתנצר ורקדנית וינאית קתולית ממוצא יהודי, וכעבור שנה ברחו השניים מרומניה. בשנת 1925 הודיע קרול שהוא מוותר על זכותו לירושת הכתר לטובת בנו, מיכאי, ואכן לאחר מות סבו פרדיננד הראשון, מלך רומניה בשנת 1927 הוכתר מיכאי למלך רומניה. מכיוון שמיכאי היה בן חמש בלבד, הוחלט על הרכבת מועצת עוצרות שתנהל את המדינה עד להתבגרות המלך. בראש המועצה, שמנתה שלושה אישים, הוצב הנסיך ניקולאה, אולם ניקולאה, שהוזעק מבריטניה על כורחו, לא היה פעיל בענייני המדינה.
בשנת 1930 שב אביו קרול לרומניה, הדיח את מיכאי והוכתר כמלך רומניה לאחר שהבטיח להיפרד מפילגשו. בסתיו 1937 מונה מיכאי לסגן לוטננט בגדוד הציידים בהרים של הצבא הרומני. ב-15 באוגוסט 1939 הוא המונה לסגן לוטננט בצי המלכותי הרומני[1].
לאחר האולטימטום הסובייטי, שאילץ את רומניה לצאת מבסרביה, ותכתיב וינה, שאילץ את רומניה לצאת מצפון טרנסילבניה ומהקדרילטר, דעת הקהל הרומנית הייתה נסערת מאוד וכדי להרגיעה, הזמין קרול בתחילת ספטמבר 1940 את הגנרל יון אנטונסקו להרכיב את הממשלה והעניק לו את רוב סמכויותיו[2]. מספר ימים לאחר מכן, בלחצו של אנטונסקו ובשל דעת הקהל, הודיע קרול השני על ויתור על המלוכה לטובת בנו, מיכאי. מיכאי ויתר מיד על שתיים מהסמכויות שעוד נותרו למלך, כריתת בריתות והזכות להעניק חנינה[3].
מיכאי החזיק בתפקידו במהלך מלחמת העולם השנייה, אולם תפקידו היה ייצוגי והשליטה בפועל הייתה בידי יון אנטונסקו. כל עוד כוחות הציר התקדמו בתחומי ברית המועצות וגם בחזיתות אחרות, לא היו חולקים על דרכו של יון אנטונסקו ועל הנהגתו, אך כשנראה היה שיש שינוי במערכה הצבאית, החלו גורמים שונים בצמרת הרומנית לחפש דרכים לחילוץ רומניה מהמלחמה. הרומנים יצרו מגעים עם נציג בריטי באנקרה ובעקבות המלצת הבריטי, גם עם דיפלומט סובייטי בקהיר. אנטונסקו עצמו ניסה לקיים מגעים עם דיפלומטים סובייטים בסטוקהולם, אך כל הניסיונות עלו בתוהו. לאחר קרב סטלינגרדהצבא הסובייטי התקדם וחדר לתחומי רומניה והגיע עד יאשי, העיר השנייה בגודלה ברומניה. באותה תקופה נפתחה החזית השנייה בצרפת ומנהיגי רומניה היו מודאגים.
בשיחות גישוש הגיב אנטונסקו לפונים אליו בסירוב מוחלט לעשות שלום נפרד תוך הצגת הטיעון ש"נתן את מילתו להיטלר" והוא לא יפר הבטחה. אנטונסקו עמד לפגוש את היטלר ב-5 באוגוסט1944 והבטיח למלך רומניה להעלות בפני היטלר את האפשרות שרומניה תפרוש מהמלחמה. המלך העלה בפניו את החשש שאם אנטונסקו יגיד זאת להיטלר, הוא לא יחזור לרומניה. בשובו אמר אנטונסקו למלך, שלא מצא את הכוח להעלות את הנושא בפני היטלר. לפני שאנטונסקו נפרד מהיטלר, היטלר ייעץ לו על בסיס הניסיון באיטליה, שיתרחק מארמון המלך.
ההפיכה ברומניה
בגישושים השונים לקחו חלק מדינאים מכל המפלגות הרומניות הגדולות, כולל המפלגה הקומוניסטית הרומנית הלא חוקית, שנציגיה למגעים היו לוקרציו פטרשקנו ואמיל בודנראש, קציני צבא בכירים וביניהם הגנרלים קונסטנטין סנטסקו, אאורל אידאה ויון נגולסקו וחוגי בית המלוכה הרומני. צירוף הקומוניסטים למגעים נועד, בין היתר, להבטיח את תמיכת "הפועלים המאורגנים" (בודנראש הצהיר במהלך המגעים על קיומם של 12,000 פועלים מוכנים לפעולה, הצהרה חסרת כיסוי ממשי), שהיו אמורים להוות את כוח האדם להפיכה. הקושרים התקשו לתאם מועד מתאים להפיכה, כי ברומניה שהו אז יחידות צבא גרמניות והיה חשש מהתערבותן. כאשר צרכים מבצעיים אילצו את המפקדה הגרמנית להוציא מרומניה דיוויזיה משוריינת, החליטו הקושרים לפעול ב-26 באוגוסט, ולשם כך הזמין המלך לתאריך זה את יון אנטונסקו לארוחה חגיגית בארמונו.
ב-22 באוגוסט נודע לאחד מהקושרים שאנטונסקו מודאג מהמצב בחזית, לכן הוא יסע לשם ב-24 באוגוסט ולכן לא יהיה בבוקרשט ביום שנועד להפיכה. הקושרים שינו את התוכנית, אך לא הספיקו להודיע על כך לכולם.
ב-23 באוגוסט1944 זימן המלך מיכאי הראשון את יון אנטונסקו להתייעצות במועצת המלך. יון אנטונסקו הגיע בליווי סגנו מיכאי אנטונסקו, שהיה גם שר החוץ. בהתייעצות שב אנטונסקו והסביר שאין להסכים לתנאי הכניעה לבעלות הברית, כי זה כרוך במחירים גבוהים מדי לרומניה. בסיום דברי אנטונסקו הודיע לו המלך, שהוא מפטר אותו מתפקידו כראש ממשלת רומניה ומנהיגה (ה"קונדוקטור") ועל פי סימן מקולונל אמיליאן יונסקו נכנסו לאולם שלושה קצינים חמושים בדרגת סגן, ובהוראת המלך עצרו את יון אנטונסקו ואת מיכאי אנטונסקו והובילו אותם לכליאה בחדר משוריין. מאוחר יותר נמסרו העצורים למשמר של קומוניסטים רומנים בראשות אמיל בודנראש.
הקושרים שנכחו במקום החליטו, על דעתו של המלך, להטיל על הגנרל קונסטנטין סנטסקו, שנהנה מיחס של כבוד מצד אנשי הצבא, את הרכבת הממשלה. בממשלה זו מונה סנטסקו לראש הממשלה, וכמה גנרלים נוספים החזיקו בתיקי המלחמה, החינוך, הבריאות, התקשורת והעבודות הציבוריות, האוצר והפנים. ראשי המפלגות היו שרים ללא תיק, פרט לנציג הקומוניסטים - לוקרציו פטרשקנו - שביקש וקיבל את משרד המשפטים.
במרץ 1945 מינה מיכאי בלחץ הסובייטים את פטרו גרוזה הקומוניסטי לראש ממשלת רומניה, שהקים ממשלה פרו-סובייטית שקיבלה הוראות מברית המועצות. על אף ניסיונותיו של מיכאי להתנגד להשתלטות הקומוניסטית על המדינה (ניסיונות כגון השביתה המלכותית), בסופו של דבר תפסו הקומוניסטים את השלטון במדינה.
במהלך השנים עבד מיכאי כחקלאי, טייס, יזם וברוקר, ונולדו לו ולאשתו 5 בנות.
חזרה לרומניה
ב-25 בדצמבר1990, שנה לאחר המהפכה שהפילה את הדיקטטורה הקומוניסטית של ניקולאה צ'אושסקו, מיכאי מלווה במספר חברים ממשפחת המלוכה, נכנס לרומניה לראשונה מזה 43 שנה. באמצעות דרכון דיפלומטי דני, הצליח מיכאי להשיג אשרת שהייה של 24 שעות. מיכאי התכוון להגיע אל קתדרלת קורטאה דה ארג'ש, להתפלל בקברי אבותיו ולהשתתף בחג המולד. אולם, בדרכם לקורטאה דה ארג'ש, נעצרו המלך וחבריו במחסום משטרתי, ונאלצו לעזוב את הארץ.
בשנת 1992 ממשלת רומניה אפשרה למיכאי לחזור לרומניה לחגיגות הפסחא, ואף על פי שהממשלה הרומנית דחתה את בקשתו לשאת נאום מהארמון המלכותי (כיום המוזיאון הלאומי לאמנות של רומניה), נאם מיכאי מחדר האירוח של המלון לפני למעלה ממיליון איש שהגיעו לבוקרשט כדי לראות אותו. מיכאי סירב להצעתו של נשיא המפלגה הליברלית הלאומית, ראדו קמפיאנו, להשתתף בבחירות לנשיא רומניה. הפופולריות של מיכאי הפחידה את ממשלתו של יון איליאסקו, ומשום כך נמנע ממנו לבקר ברומניה ב-1994 וב-1995.
בשנת 1997 לאחר תבוסתו של איליאסקו על ידי אמיל קונסטנטינסקו, החזירה ממשלת רומניה את אזרחותו של מיכאי, ושוב איפשרה לו לבקר בארץ. בשנותיו האחרונות חי מיכאי בחלק מהזמן באובון, שווייץ, ובחלק מהזמן ברומניה, שם הוא שהה בטירת סברשין שבמחוז ארד או במעון רשמי בבוקרשט - ארמון אליסאבטה - אשר נבחר על ידי הפרלמנט הרומני לשמש כמעונו.
אחרית ימיו
מיכאי לא עודד את המונרכיה ברומניה, אך מאידך גם לא התנגד לה, וכפי שאמר פעם "אם העם רוצה שאחזור, כמובן, אני אחזור". מיכאי מילא כמה תפקידים מעין-דיפלומטיים למען רומניה הפוסט-קומוניסטית. בשנים 1997 ו-2002 הוא סייר במערב אירופה, שם השתדל בעד הצטרפותה של רומניה לנאט"ו ולאיחוד האירופי, והתקבל על ידי ראשי מדינה וממשל.