Из дворян. Отец — военный врач, хирург, действительный статский советник В. М. Петрашевский. В декабре 1825 года отец Михаила Петрашевского был приглашён для оказания помощи смертельно раненому на Сенатской площади декабристом П. Г. Каховским генералу М. А. Милорадовичу. Крёстным отца Михаила был сам Император Александр I.
Принял участие в работе над «Карманным словарём иностранных слов, вошедших в состав русского языка». Первый выпуск редактировал В. Н. Майков при участии Петрашевского, редактором второго выпуска (1845—1846) стал Петрашевский, который написал и большинство теоретических статей. Статьи словаря пропагандировали демократические и материалистические идеи, принципы утопического социализма.
В доме Михаила Петрашевского с 1844 года проходили собрания, с 1845 года — еженедельные («пятницы»).
Участники «пятниц» пользовались библиотекой Петрашевского, часть которой составляли запрещённые в России книги по истории революционных движений, утопическому социализму, материалистической философии. Петрашевский выступал за демократизацию политического строя России и освобождение крестьян с землёй. Он был последователем Ш. Фурье. В 1847 году Петрашевский попытался осуществить идеи организации фаланстера на практике.[2]
В конце 1848 года участвовал в совещаниях, посвящённых организации тайного общества, был сторонником длительной подготовки народных масс к революционной борьбе. В 1849 году Петрашевский и несколько десятков связанных с ним человек были арестованы. Судом Петрашевский и ещё 20 человек были приговорены к смертной казни. Среди этих 20 человек был и писатель Фёдор Достоевский, который входил в кружок петрашевцев. После произнесения приговора и инсценировки расстрела было объявлено о замене казни бессрочной каторгой. Наказание Петрашевский отбывал в Восточной Сибири.
В беллетризованной форме дело Петрашевского представлено в романе Пальма «Алексей Слободин» и в «Итогах жизни» Л. М. Ковалевского («Вестник Европы», 1883, № 1—3).