Faren Vincenzo var luttspiller og musikkteoretiker, og i likhet med sin eldre bror, den kjente naturvitenskapsmannen Galileo, lærte Michelangelo tidlig å spille lutt.
Etter farens død i 1591, reiste Michelangelo til Padova, hvor broren Galileo tok hånd om ham. I 1593 fikk Michelangelo et engasjement i Polen, antakelig hos familien Radziwiłł. Michelangelo Galilei bodde med korte avbrudd i Polen til 1607. Deretter spilte han i kurfyrst Maximilian I av Bayerns kapell i München. På begynnelsen av 1600-tallet hersket det en åpent musikalsk klima i München, preget blant annet av Orlando di Lasso.
Galilei giftet seg med Anna Clara Bandinelli og ble i München til sin død. Tre av deres åtte barn ble luttspillere. Forholdet til begge brødrene er godt dokumentert gjennom en omfattende korrespondanse, spesielt gjelder dette de senere årene.
De fleste av Galileis komposisjoner er skrevet for tikorig lutt. Han første publikasjon var Il primo libro d'intavolatura di liuto (München 1620) i tabulatur. I tillegg finne en rekke verk i andre publikasjoner.
