Jako piętnastolatka przeniosła się ze swojej rodzinnej miejscowości do pobliskiego Paryża, gdzie pobierała lekcje gry aktorskiej i zadebiutowała na dużym ekranie, występując początkowo w nieznaczących epizodach. Na jej nieprzeciętną urodę zwrócił uwagę reżyser Marc Allégret, który zaproponował jej główną rolę w filmie Serce Paryża (1937).
Rozgłos ogólnoświatowy przyniosła jej rola w Ludziach za mgłą (1938) Marcela Carné, gdzie zagrała u boku legendarnego Jeana Gabina. Z aktorem tym spotkała się ponownie na planie filmu S.O.S. (1941). Obydwa obrazy ugruntowały jej pozycję w kinie francuskim.
Gdy we Francji rozpoczęła się niemiecka okupacja, Morgan wyjechała do USA, gdzie kontynuowała karierę, ale bez większych sukcesów. Najbardziej znanym filmem hollywoodzkim z jej udziałem była Droga do Marsylii (1944) Michaela Curtiza.
Od końca lat 60. pojawiała się w filmach, teatrze i telewizji jedynie sporadycznie. Czas poświęcała głównie swojej wielkiej pasji, czyli malowaniu obrazów.
Przewodniczyła jury konkursu głównego na 24. MFF w Cannes (1971). W 1977 opublikowała autobiografię pt. Avec ces yeux-là.
Morgan była trzykrotnie zamężna. Pierwsze małżeństwo, zawarte w 1942 w czasie pobytu w Hollywood z amerykańskim aktorem Williamem Marshallem, zakończyło się rozwodem w 1948. Para miała syna, Mike’a Marshalla (1944-2005), który był jedynym dzieckiem Morgan i swoją karierę zawodową również związał z aktorstwem.
Drugim mężem Michèle Morgan był francuski aktor Henri Vidal. Wzięli ślub w 1950 i byli razem aż do jego niespodziewanej śmierci w 1959. Kolejne, trzecie małżeństwo aktorki ze znanym francuskim reżyserem Gérardem Oury trwało 46 lat (od 1960 do jego śmierci w lipcu 2006).
Morgan miała sześcioro wnuków, w tym modelkę i aktorkę Sarę Marshall.
