Sir Michael Caine Londonban született 1933-ban. Tizenöt évesen otthagyta az iskolát, és fizikai munkákból élt, majd beállt katonának. Eredeti nevét (Michael Joseph Micklewhite Jr.) a Zendülés a Caine hadihajón című film után változtatta meg.

Több tucatnyi tévés sorozat után a Zulu (1964) című nagyjátékfilmben debütált a mozivásznon. Első főszerepét az Alfie - Szívtelen szívtipróban (1966) kapta, amiért rögtön Oscar-díjra is jelölték. Ebben az évben egy musicalben is szerepelt, ez volt a Négy gyerek és az izé (1966), melyben Shirley MacLaine-el játszott együtt, alakítását pedig Golden Globe-díjra jelölték. Az olasz meló (1969) című akcióvígjátékban ismét főszerepet kapott, de feltűnt Az angliai csataban (1969) is, melyben többek között Laurence Olivier, Christopher Plummer és Susannah York színészekkel játszott együtt.

1975-ben mutatták be a mozik a Sean Connery nevével fémjelzett nagysikerű Aki király akart lenni (1975) című filmet, melyet A sas leszállt (1977) és A híd túl messze van (1977) című kultikus alkotások követtek.

Néhány kevésbé sikeres év után az 1983-as év fordulópontot jelentett a karrierjében, ekkor került bemutatásra az Szebb dalt énekelni - Rita többet akar (1983). Michael Caine a filmben nyújtott emlékezetes alakításáért BAFTA- és Golden Globe-díjat is nyert. Három évvel később szerepet kapott Woody Allen Hannah és nővérei (1986) című filmjében, teljesítményét pedig Oscar-díjjal jutalmazta a szakma.

Karrierjének egyik legrosszabb döntése volt, amikor szerepet vállalt A cápa bosszúja (1987) című horrorban, azonban az olyan filmeknek köszönhetően, mint a Hasfelmetsző Jack (1988) és A Riviéra vadorzói (1988) sikerült helyreállítani a renoméját. Az Éjféli ügynökben (1996) játszotta el utoljára a karrierjét hosszú évekig meghatározó Henry Palmer ügynök szerepét.

A második Oscar-díját az Árvák hercege (1999) című filmben nyújtott alakításáért kapta. Művészi érdemeiért 2000-ben II. Erzsébet brit királynő lovaggá ütötte. Az ezredforduló után nyerte el Alfred Pennyworth szerepét Christipher Nolan Batman-filmjeiben (Batman: Kezdődik! – 2005, Batman, a sötét lovag – 2008, A sötét lovag - felemelkedés – 2012), ennek köszönhetően a fiatalabb korosztály körében is nagy népszerűségre tett szert.

Ezt követően olyan filmekben láthattuk, mint A tökéletes trükk (2006), az Eredet (2010), a Szemfényvesztők (2013), a Kingsman - A titkos szolgálat (2014) és Az ifjúság (2015). Az utóbbi filmben nyújtott alakításáért elnyerte az Európai Filmakadémia Speciális Életműdíját. Mostanában a Tenet (2020), a Jöjj velem (2020), a Twist (2021) és a Best Sellers (2021) című filmekben kapott szerepet.

Első felesége a színésznő Patricia Haines volt, akivel 1955-től 1962-ig élt házasságban. Egy kislányuk született, Dominique. Második feleségét, a színésznő és modell Shakira Baksh-t 1973-ban vette feleségül, akivel azóta is egy párt alkotnak. Egy közös lányuk született, Natasha.