Michail Larionov nacque a Tiraspol (Bessarabia) il 3 giugno 1881 da Fiodor Mikhailovich Larionov, dottore e farmacista e da Aleksandra Fiodorovna Petrovskaia, ma crebbe in casa dei nonni.
Frequentò l'Alta Scuola Tecnica Voskresenskii di Mosca e nel 1898 studiò nella Scuola di pittura, scultura e architettura di Mosca con il maestro Valentin Serov e dove incontrò
Nathalia Gontcharova, che diventerà la sua compagna per 60 anni.
Larionov affermò di essersi educato sulle riviste d’arte in cui aveva letto degli impressionisti, dei simbolisti e dei fauves, la cui influenza è visibile nei primi dipinti del 1903-1906, per lo più paesaggi e nature morte.
Già prima di concludere gli studi nel 1910, i suoi lavori ricchi di immaginazione attirarono l'attenzione di colleghi e critici cosicché i suoi dipinti furono esposti nelle mostre dell'Unione degli Artisti Russi.
Nel 1906 fu invitato da Djagilev, che portava a Parigi una selezione di opere russe, ad accompagnarlo a Parigi, come rappresentante della nuova generazione di artisti del suo paese ed espose alcune tele di Larionov al Salon d'Automne a Parigi.
Visitò quindi Londra, dove i dipinti di Turner gli ispirarono l’idea di un’arte non oggettiva.
Nel 1907 collaborò con i Burljuk alla mostra «Stephanos», ma l’anno seguente prese una strada propria alle esposizioni «Il legame» di Kiev e «Il Vello d’oro» di Mosca.
Allorché conobbe Nikolai Riabushinskii, editore di Zolotoe Runo (Il Vello d'Oro), il famoso mecenate divenne il principale protettore dell'artista e nel 1908 lo aiutò a ad organizzare a Mosca la mostra "Il Vello d'oro" di pittura francese moderna.
Come risultato dell'esposizione molti artisti, compreso Larionov, abbandonarono il Simbolismo ed iniziarono a sperimentare il Postimpressionismo.
Nel 1910 Larionov fu espulso dalla scuola di pittura di Mosca per aver organizzato una dimostrazione contro i metodi di insegnamento dei docenti.
Nello stesso anno con la sua compagna iniziò la collaborazione alla rivista "Mir Iskusstva " (Il Mondo dell'arte).
Allo stile primativista, ispirato alla vita del popolo russo ed al recupero della tradizione popolare del paese, appartengono le tele "Il porco blu" (1909), "Il soldato a Cavallo" (1911), Le stagioni" (1912).
Nel 1912 a Monaco di Baviera partecipò con la Gontcharova alla seconda esposizione del Blaue Reiter e con lei aderì al gruppo "Fante di Quadri". Con gli artisti del sodalizio espose una considerevole serie di dipinti creati durante il servizio militare. Ben presto però la coppia abbandonò il “Fante di Quadri” per il più radicale “Coda d’asino” ed organizzò un’esposizione alla quale partecipò anche Mark Chagal.
Sempre nel 1912 dette inizio a due importanti movimenti: il “Raggismo” e il “Neoprimitivismo”. Il primo si ispirò al futurismo italiano mentre il secondo rappresentò uno evoluzione del fauvismo e dell’espressionismo.
Nel 1913 Larionov e Gontcharova firmarono il "Manifesto del raggismo"; il movimento fu inaugurato ufficialmente alla mostra il "Bersaglio".
Nel 1914 Larianov e la sua compagna si recarono a Parigi su invito di
Diaghilev per lavorare all’allestimento di "Le Coq d'Or", i cui bozzetti furono successivamente attribuiti alla unica mano della Gontcharova.
Dopo aver esposto alla Galerie Paul Guillaume, entrambi tornarono in Russia appena dopo lo scoppio della guerra.
Richiamato sotto le armi, Larionov venne ferito in battaglia e ricoverato per tre mesi in ospedale. La ferita influì la sua capacità di concentrarsi si risolse nel declino della sua energia artistica.
Nel giugno del 1915 Diaghilev chiamò i due artisti a Losanna per collaborare con lui e con lo sparuto gruppo di artisti che l'impresario era riuscito a raccogliere dopo che i Balletti Russi si erano sciolti allo scoppio del conflitto.
Il primo progetto messo in cantiere da Diaghilev fu "Liturgie", un balletto dedicato alla passione di Cristo, idea concepita dall'impresario e da Massine dopo aver conosciuto in Italia la pittura primitiva. Gontcharova fu incaricata di disegnare scene e costumi, mentre Larionov coadiuvò con Massine alla coreografia.
Una serie di difficoltà sorte a proposito della musica fece però tramontare il progetto.
Altrettanto sfortunato fu il balletto "Storie Naturali" su musica di Ravel, dove decorazioni mobili e animali meccanici avrebbero dovuto sostituire i ballerini.
L'allestimento non vide mai la luce, ma rimangono alcuni disegni dei costumi di Larionov in linea con lo spirito futurista: tra di essi "La dama col ventaglio" e "Il pavone meccanico.
Invece andò in porto l’idea di Diaghilev e Massine di tradurre per i Balletti Russi "Le soleil de nuit", un'opera di Rimsky Korsakov.
Seguirono i disegni per le scene ed i costumi per altre creazioni tra cui "Kikimora" (1916) e "Baba Yaga"(1917), su racconti russi e le musiche di Liadov.
Dal 1919 Larionov e Gontcharova si stabilirono definitivamente a Parigi.
Nei primi anni '20 Larionov espose all'Internazionale d'Arte Moderna a Ginevra e, successivamente, a New York e Tokyo. Era tale la fiducia che Diaghilev riponeva in lui, che nel 1921 gli affidò la supervisione dell'intero progetto del “Buffone” per il quale l'artista creò sia i costumi che le coreografie. Negli anni seguenti si dedicò quasi esclusivamente alla scenografia ed al balletto.
Dopo la morte di Diaghilev nel 1929 lavorò solo occasionalmente per il balletto e riprese a dipingere.
Nel 1938 Larianov e la Gontcharova ottennero la cittadinanza francese. Nel 1950 un ictus menomò seriamente la sua creatività.
Morì in povertà a Fontenay-aux-Roses, vicino Parigi, il 10 maggio 1964.
