В 1938 году был призван в ряды Красной Армии, окончил школу механиков-водителей танка.
На действительной военной
службе он проявил себя как воин-изобретатель: изготовил специальное приспособление к пистолету ТТ для повышения эффективности стрельбы из него через щели в башне танка, разработал инерционный счётчик для учёта количества выстрелов из танковой пушки, создал прибор учёта ресурса танкового двигателя.
За последнее изобретение в январе 1941 года командующий Киевским особым военным округом генерал армии Г. К. Жуков вручил красноармейцу М. Т. Калашникову именные часы.
Участвовал в Великой Отечественной войне, был тяжело ранен и контужен. В госпитале у него возникла идея создания пистолета-пулемёта. После доработки автомат в 1949 году был принят на вооружение Советской Армии под названием «7,62-мм автомат Калашникова образца 1947 года» (АК).
В 1960-1970-х годах на базе АК-47, АКМ и РПК на вооружение был принят целый ряд унифицированных образцов стрелкового автоматического оружия: АКМ, под патрон 5,45х39, разновидности со складывающимися прикладами, 7,62-мм пулемёт, 7,62-мм пулемёт для танка и бронетранспортёра.
Впервые в мировой практике была создана серия унифицированных образцов стрелкового вооружения, идентичных по принципу работы и единой схеме автоматики.
Калашников является единственным человеком, удостоенным звания Героя Российской Федерации и дважды звания Героя Социалистического Труда. Награждён орденом «За заслуги перед Отечеством» 2-й степени, орденом Святого апостола Андрея Первозванного, «За военные заслуги», тремя орденами Ленина, орденами Октябрьской революции, Отечественной войны 1-й степени, Трудового Красного Знамени, Дружбы народов, Красной Звезды, Почётным именным оружием от Президента РФ, медалями, а также орденами и медалями иностранных государств, в том числе орденом Почёта (Белоруссия), орденом Дружбы 1-й степени (Казахстан), орденом «Звезда Карабобо» 1-й степени (Венесуэла).
Удостоен Благодарности Президента РФ (30.10.1997; 3.11.1999; 21.11.2002; 03.11.2005; 01.09.2007).
Скончался 23.12.2013 г. Похоронен на Пантеоне Героев Федерального военного мемориального кладбища в Мытищинском районе Московской области.
Указом Президента Российской Федерации от 10 ноября 2009 года за выдающиеся заслуги в деле укрепления обороноспособности страны Калашникову Михаилу Тимофеевичу присвоено звание Героя Российской Федерации с вручением медали «Золотая Звезда».