Родился 21 июля (2 августа) 1838 года в Санкт-Петербурге в богатой купеческой семье. Его отец, Степан Дмитриевич, составил состояние на хлеботорговле и уже будучи состоятельным человеком переехал в столицу Российской империи. Здесь он стал содержателем и строителем доходных домов и, как человек умный и деловитый, снискал известность и получил дворянское звание[1].
Получив весьма основательное домашнее образование под руководством немца-педагога (также среди его домашних учителей был студент университета Н. Г. Чернышевский[1]), Воронин шестнадцати лет от роду поступил в Императорский Санкт-Петербургский университет (1854), где впервые ознакомился с ботаникой на лекциях профессора Ценковского. В 1858 году он окончил кандидатом курс физико-математического факультета, получив серебряную медаль за сочинение геологического содержания.
По окончании университета вместе со своим товарищем по университету А. С. Фаминицым уехал за границу. В Германии работал в Гейдельберге в лаборатории под руководством Холле, а затем во Фрайберге, у профессора де Бари. В те времена Германия ещё не обладала теми обширными и похожими на дворцы учёными учреждениями, которые впоследствии воздвиглись не только в столицах, но и во многих из университетских городов. Ботанический кабинет Фрайберга состоял всего из одной комнаты при оранжерее. Здесь Воронин окончательно предался изучению ботаники и научился работать настойчиво и методически. В лаборатории Де Бари он выполнил первую ботаническую работу — по анатомии стебля Calycanthus.
В 1860 году он отправился в Антиб, местечко на берегу Генуэзского залива, где проживал учёным отшельником французский ботаник — альголог Гюстав Тюре. Под его руководством Воронин употребил весну и лето на изучение морских водорослей и сделал первую свою альгологическую работу («Исследования над морскими водорослями Acetabularia и Espera»), послужившую ему диссертацией на степень магистра, которую он и получил в 1861 году от Санкт-Петербургского университета. Состоял на службе по Министерству народного просвещения смотрителем Гдовского уездного училища в 1861—1862 годах, Петербургского Рождественского училища в 1862—1882 годах.
В 1884 году М. С. Воронин был избран членом-корреспондентомИмператорской Академией наук, где стал заведовать отделом споровых растений; с 1898 года был сверхштатным ординарным академиком по ботанике. Принужденный к частым отлучкам и даже к продолжительному пребыванию за границей по расстройству здоровья, Воронин не мог отдаться профессорской деятельности. Тем не менее, в 1869—1870 годах он читал лекции по микологии в качестве приват-доцента Санкт-Петербургского университета, а в 1873—1875 годах — Санкт-Петербургских высших женских медицинских курсах — по микологии и морфологииклетки.
Многочисленные учёные работы Воронина касаются преимущественно классагрибов (микологии) и тех низших организмов, что стоят на грани между животными и растениями. Научные заслуги его весьма значительны. Он открыл, подробно изучил и описал множество в высокой степени важных не только в ботаническом, но и в общебиологическом смысле низших организмов. Ему принадлежит, между прочим, открытие того организма, что живёт в клубеньках многих бобовых растений, способствуя к накоплению азота почвенного воздуха и к переводу его в самое растение. Грибная болезнь подсолнечника открыта и изучена им же; то же до́лжно сказать о болезни капустных растений.
Все работы Воронина отличаются большой точностью. Его рисунки, без которых новейшая морфология не может обойтись, образцовы. Поэтому мы встречаем перепечатку их во всех сколько-нибудь обширных руководствах русских, но преимущественно — иностранных. Он издавал свои сочинения на немецком и французском языках, но почти всегда также и на русском, некоторые же только на русском.
М. С. Воронин много внимания уделял научно-общественной деятельности. С момента возникновения Петербургского общества естествоиспытателей (1868) до конца жизни он был деятельным членом этого научного общества, выполняя обязанности секретаря ботанического отделения, при этом оказывает немалую материальную поддержку обществу. В 1878 году Российское общество садоводства присудило М. С. Воронину золотую медаль за исследование капустной килы, а в 1882 году Академия наук присудила ему премию имени К. Ф. Бэра за его микологические исследования. Воронин был избран почётным членом Московского общества испытателей природы (1864), Общества любителей естествознания, антропологии и этнографии (1889), Российского общества садоводства (1891), Петербургского общества естествоиспытателей (1894), Немецкого ботанического общества (1895), Харьковского и Юрьевского университетов (1902). Лондонское Линнеевское общество избрало М. С. Воронина в число своих иностранных членов ( по другим сведениям с 1896 года он был членом Лондонского королевского общества[2]). Был избран в почётные члены Учёного комитета Министерства земледелия и государственных имуществ 13 марта 1899 года[3].
Владелец домов и промышленных предприятий[5], как меценат, М. С. Воронин много сделал для материальной поддержки науки и образования. Он участвовал в организации и проводил занятия на Владимирских женских курсах; состоял членом «общества для доставления средств Высшим женским (Бестужевским) курсам», внёс часть средств на постройку здания курсов на 10-й линии Васильевского острова. На его деньги строилась Бородинская биологическая станция, где многие известные биологи из Санкт-Петербурга и Москвы получили возможность проводить полевые исследования. М. С. Воронин пожертвовал Санкт-Петербургскому университету средства для строительства здания кафедры ботаники, которая по настоящее время это здание занимает, а также оранжерей. Во время поездки в Италию, Францию и Германию в 1877—1887 годах он покупал растения для университетского ботанического сада[1].
Скончался 20 февраля (5 марта) 1903 года. Смерть застала его за исследованием содержимого желудка мамонта, привезённого в Академию наук одной из северных экспедиций. Похоронен в Санкт-Петербурге на Новодевичьем кладбище[6].
Ueber den Bau des Stammes von Caclyanthus, Bot. Zeit., 1860
Исследования над морскими водорослями Acetabularia и Espera (диссертация на степень магистра, 1861)
А. de Bary und M. Woronin. Beitrag des Chytridieen. // Berichte über die Verhandlungen der naturforsch. Gesellsch. zu Freiburg (mit 2 Tafeln)
M. Woronin, Ueber die bei der Alnus glutinosa und der Lupinus mutabilis auftretenden Wurzelaufschwellungen. // Mém. de l’Acad. Imp. des Sciences de St-Petersbourg, 1866 (mit 2 Tafeln)
О полиморфизме, замечаемом в воспроизводительных органах у грибов, принадлежащих к отделу Pyrenomycetes // Приложение к т. III Трудов русского энтомологического общества по ботаническому отделению, СПб., 1866
A. de Bary und M. Woronin. Zur Entwickelungsgeschichte der Ascobolus pulcherrimus Cr. und einiger Pezizen // Beiträge zur Morphologie und Physiologie der Pilze , 1866 (mit 4 Tafeln)
Zur Kenntniss der Mucorinen. I. Mucor Mucedo. 1866
ExoblasidiumVaccinii // Berichte über die Verhandlungen der naturf. Gesellsch. zu Freiburg", 1867 (3 Tafeln)
Neuer Beitrag zur Kenntniss der Chytridieen // Botan. Zeit., 1868
Beitrag zur Kenntniss der Vaucherien, 1869 (mit 2 Tafeln)
Микологические исследования. — СПб., 1869 (с 6 хромолитографическими таблицами)
Исследования над развитием ржавчинного грибка Puccinia Helianthi, причиняющего болезнь подсолнечника // Труды Спб. общества естествоиспытателей, 1871 (с 2 таблицами)
Исследования над гонидиями лишайника Parmelia pulverulenta Ach. // Труды Спб. общества естествоиспытателей, т. III, 1872 (с 1 табл.)
A. Faminzin und M. Woronin. Ueber zwei neue Formen von Schleimpilzen Ceratium hydnoides und Cer. parioides // Mém. de l’Acad. I. d. Sc. de St.-P., 1873 (3 Tafeln)
Plasmodi ophora Brassicae — организм, причиняющий капустным растениям болезнь, известную под названием килы // Труды Спб. общества естествоиспытателей, 1877 (с 6 таблицами)
↑Могила на плане Новодевичьего кладбища (№ 40) // Отдел IV // Весь Петербург на 1914 год, адресная и справочная книга г. С.-Петербурга / Ред. А. П. Шашковский. — СПб.: Товарищество А. С. Суворина – «Новое время», 1914. — ISBN 5-94030-052-9.
Парнес В. А., Михаил Степанович Воронин. — М., 1976
Воронин Михаил Степанович // Биографический словарь : Высшие чины Российской Империи (22.10.1721—2.03.1917) : в 3 т. / сост. Е. Л. Потемкин. — М. : [б. и.], 2017. — Т. I : А—З. — С. 314. — 623 с.