Michael Birkeland var jurist og historiker og ansatt ved Riksarkivet, fra 1875 som riksarkivar, og øvde atskillig innflytelse på arkivvesenets organisering. Han gjorde også en betydelig innsats for utgivelsen av kildemateriale.
Michael Birkeland vokste opp i Egersund, hvor faren var skipper og kjøpmann. 1842 sluttet han på almueskolen i hjembyen og begynte på Stavanger lærde skole, hvor han gikk til 1848. Allerede i skoletiden ble hans politiske interesse vakt. Ole Gabriel Uelands politikk hadde sterk forankring i området der han vokste opp, og Ueland var også en personlig venn av faren.
1848 drog han til Christiania og tok examen artium ved universitetet. Året etter avla han anneneksamen samme sted. Faren hadde lidd et stort økonomisk tap da Egersund brente 1843, og Michael Birkeland var avhengig av økonomisk støtte fra slektninger for å komme seg frem til examen artium. 1850 så han seg imidlertid nødt til å utsette sine planer om videre studier. Han var nå i to år huslærer hos verkseier Knudsen på Eidsvoll. Her kom han over Carsten Ankers brev fra tiden omkring 1814, og han fikk også kjennskap til den muntlige tradisjon som var bevart fra riksforsamlingens og Wergelands tid. Dette gjorde at Birkeland som historiker kom til å interessere seg særlig for dette tidsrommet.
1852 ble Birkeland ansatt som assistent i Riksarkivet, som på den tiden var et kontor i Kirkedepartementet. Samtidig begynte han å studere jus og tok juridisk embetseksamen 1855. 1856 fikk han stillingen som kopist i Kirkedepartementets kontor for kirke og geistlighet, og 1858 ble han fullmektig samme sted. Her arbeidet han bl.a. med å lage utkast til ny fattiglov. 1863 overtok han stillingen som riksarkivar, dvs. byråsjef i Kirkedepartementet. 1874 forlot han Riksarkivet for å bli ekspedisjonssekretær i Kirkedepartementet. Men da Riksarkivet 1875 ble utskilt fra departementet som en selvstendig institusjon, ble Birkeland tilsatt som riksarkivar.
Birkelands store interesser var historie og politikk, og han deltok aktivt i samfunnsdebatten helt fra studietiden av. Han tilhørte den såkalte hollenderkretsen, en privat venneforening rundt litteraten Paul Botten-Hansen, og hvor også bl.a. Ibsen, Jakob Løkke, Ludvig Daae og Vinje var med. I sin ungdom var Birkeland radikal demokrat, republikaner og antiskandinav, men kom i 1860-årene til å støtte skandinavismen og fant sin naturlige plass i konservativ politikk.
Birkeland var medlem av Christiania bystyre i perioden 1869–94, og var stortingsmann fra 1880 til 1885. Han tilhørte en moderat-konservativ fraksjon som hadde som program å kombinere demokratiske reformer med nye konservative garantier, med bl.a. tokammersystem og oppløsningsrett. Men dette synet fikk ikke tilslutning hos de ledende i regjeringen og Høyre. Birkeland klarte ikke å leve opp til de forventningene som ble stilt til ham som rikspolitiker. Det skyldtes dels at han var mye plaget av sykdom. Dessuten kom han sent inn i rikspolitikken fordi han som embetsmann i et departement ikke kunne velges til Stortinget. Tidspunktet for hans inntreden på Stortinget, med striden om statsrådenes adgang til Stortinget og riksrettssaken som fulgte, var heller ikke det mest gunstige.
Michael Birkeland regnes som en betydelig historiker, til tross for at hans produksjon ikke var særlig stor. En del av det han skrev ble først utgitt etter hans død i verket Historiske Skrifter (1919–1925). Her ble også de viktigste av hans tidligere publiserte arbeider tatt inn. Når han ikke fikk utgitt mer, hang det trolig sammen med nedsatt arbeidsevne pga. sykdom, sterk kritisk sans til det han skrev og hans tidkrevende aktiviteter som riksarkivar og politiker. Men det bør nevnes at Birkeland, i tillegg til det som er blitt utgitt i hans eget navn, også ytet bidrag til en rekke historiske, topografiske og juridiske verk som ble publisert i andre forfatteres navn.
I sin forskning var Birkeland særlig opptatt av unionstiden med Danmark, fordi en her fant forutsetningene for det som skjedde i 1814 og dermed for fremveksten av det nye Norge. Han kom etter hvert til å legge mer og mer vekt på de positive sidene ved fellesskapet med Danmark. En stor del av de mange ufullførte manuskripter og utkast, og store samlinger og kildeavskrifter til norsk historie, som Birkeland etterlot seg, gjaldt nettopp dansketiden. Han hadde et materialistisk syn på historien, og han betonet viktigheten av å beskrive de store massenes liv og utvikling. Birkeland fikk 1869 stiftet Den norske historiske forening og ble foreningens første formann. Han var dessuten den første redaktør for Historisk tidsskrift (1869–79).
Som riksarkivar ledet Birkeland 1866 arbeidet med å flytte Riksarkivet fra Akershus slott til nye lokaler i stortingsbygningen. Etter en lang periode med stans i avleveringene på grunn av plassmangel kunne Riksarkivet fra da av ta imot betydelige mengder arkiver som ble systematisk oppstilt og ordnet. Birkeland øvde innflytelse på organiseringen av hele arkivvesenet, bl.a. ved sin betenkning til departementet Om Arkivvæsenets Ordning (1877). Han gikk inn for opprettelsen av et stiftsarkiv for Bergen etter mønster av stiftsarkivet i Trondheim. Dette ble gjennomført 1885. Birkelands forslag om opprettelse av et stiftsarkiv for de tre sørlige stift (Kristiania, Hamar og Kristiansand) ble imidlertid ikke realisert i hans embetstid. Både som riksarkivar og som bestyrer av Kildeskriftfondet (1863–86) gjorde Birkeland en stor innsats i arbeidet med å utgi kilder til norsk historie.
1875 ble Michael Birkeland utnevnt til ridder av St. Olavs Orden for vitenskapelig og embetsfortjeneste.