Michael Shannon è cresciuto a Lexington, Kentucky, e ha cominciato la sua carriera teatrale a Chicago. A recitato per la prima volta nello sceneggiato Winterset all' Illinois Theatre Center. Attraverso gli anni ha continuato a lavorare in ambito teatrale collaborando con compagnie quali Steppenwolf, The Next Lab e A Red Orchid Theatre. Trasferitosi a Londra per alcuni anni ha continuato a recitare sui palcoscenici londinesi di West End in produzioni come, Woyzeck, Killer Joe, e Bug.

Durante gli anni passati a Chicago, Shannon si è accostato al mondo cinematografico e televisivo, ottenendo parti in film di un certo rilievo quali Bug di William Friedkin , il film di Oliver Stone’s World Trade Center, e in Kangaroo Jack del 2003 targato Jerry Bruckheimer production. Ha recitato anche nel blockbuster campione di incassi dell'estate 2003 Bad Boys II, diretto da Michael Bay, in cui gli attori protagonisti erano Will Smith e Martin Lawrence; inoltre era presente anche nel film con Johnny Knoxville e Christina Applegate dal titolo Grand Theft Parsons sempre del 2003.
Di recente ha recitato in una grande produzione cinematografica in coppia con Ashley Judd dal titolo Bug diretto da William Friedkin, film premiato al Festival di Cannes. Tra i suoi lavori di prossima uscita ricordiamo Shotgun Stories, che è stato premiato al Tribeca Film Festival di quest'anno, inoltre ha lavorato per la seconda volta con Curtin Hason nel film Lucky You.
Tra i suoi film ricordiamo, The Woodsman, Bad Boys II, Pearl Harbor, Vanilla Sky, 8 Mile, High Crimes, Cecil B. Demented, Tigerland, and Chicago Cab, Hellcab.