Mike Cahill ha studiato Economia alla Georgetown University, laurenadosi nel 2001. Durante il periodo di studi fece amicizia con Brit Marling, con la quale iniziò a girare cortometraggi. Durante l'ultimo anno, ha iniziato a collaborare con la National Geographic Television and Film, diventando il più giovane produttore, montatore e direttore della fotografia. Come direttore della fotografia ha poi collaborato al film Leonard Cohen - I'm Your Man e nel 2004 ha invece diretto il suo primo film da regista: Boxers and Ballerinas, sul conflitto tra Cuba e Stati Uniti.
Nel 2011 dirige Another Earth, un successo al Sundance Film Festival
2011.
