Он родился в Пишпеке (ныне столица Киргизии Бишкек, до 1991 года – Фрунзе) в семье военного фельдшера Василия Фрунзе, молдаванина по национальности. В 1904 году, будучи студентом Политехнического института, вступил в Российскую социал-демократическую рабочую партию, примкнув к её большевистскому крылу.
Во время революции 1905 года руководил всеобщей стачкой текстильщиков в Иваново-Вознесенске, участвовал в Декабрьском вооружённом восстании в Москве. В 1907 году был арестован, затем дважды приговаривался к смертной казни за нападение на полицейского урядника. В 1910 году смертный приговор заменили на каторжные работы, а в 1914-м – на вечное поселение в селе Манзурка Иркутской губернии, откуда Фрунзе уже в августе 1915 года бежал в Читу. В 1916 году по новому паспорту переехал в Белоруссию, устроившись статистиком в комитет Западного фронта Всероссийского земского союза.
После Февральской революции 1917 года занимал важные посты в Советах Минской и Виленской губерний. В ноябре 1917 года помог победе большевиков в Москве, прибыв в город с двухтысячным вооружённым отрядом рабочих Иваново-Вознесенска и Шуи, который участвовал в боях с юнкерами у гостиницы «Метрополь». В 1918 году был военным комиссаром Ивано-Вознесенской губернии и Ярославского военного округа.
Проявил себя успешным полководцем на фронтах Гражданской войны 1918-1922 годов. Командуя с февраля 1919 года 4-й армией на Восточном фронте, вытеснил белоказаков из Уральской области, а руководя Южной группой войск Восточного фронта, нанёс поражение Западной армии адмирала Александра Колчака. Возглавив в июле 1919 года Восточный фронт, провёл Челябинскую операцию, в ходе которой Красная армия рассекла белогвардейский фронт.
Приняв в августе 1919 года командование Туркестанским фронтом, разгромил Южную группу белогвардейцев и осуществил захват Бухарского эмирата, преобразованного в Бухарскую Народную Советскую Республику. Возглавив в сентябре 1920 года Южный фронт, остановил наступление армии Петра Врангеля на Донбассе, а затем в результате Перекопско-Чонгарской операции занял последний оплот белогвардейцев на юге России – Крым.
В 1920-1924 годах командовал вооруженными силами Украины и Крыма, затем Украинским военным округом. В марте 1921 года был избран в Центральный Комитет коммунистической партии, примкнув к Иосифу Сталину, Льву Каменеву и Григорию Зиновьеву в их борьбе против Льва Троцкого.
В августе 1921 года участвовал в работе III съезда Советов рабочих, крестьянских и красноармейских депутатов Тираспольского уезда, выступив с докладом «О хозяйственном строительстве советских республик». Участники съезда избрали Фрунзе почётным депутатом.
Михаил Фрунзе стал одним из самых влиятельных сторонников образования Молдавской Автономной ССР в Приднестровье. В апреле 1924 года в письме генеральному секретарю компартии Иосифу Сталину обосновал идею создания государства на Днестре:
«Создание хотя бы небольшой по территории Молдавской Республики или области явится в наших руках орудием воздействия на настроение рабоче-крестьянских масс Бессарабии в смысле укрепления надежд на избавление от румынского гнёта».
Во многом благодаря позиции Михаила Фрунзе Политбюро Центрального комитета (руководящий орган коммунистической партии большевиков) 29 июля 1924 года решило создать Молдавскую автономную республику, отметив, что в своём решении исходит прежде всего из политических соображений.
Именно Михаилу Фрунзе Политбюро ЦК РКП(б) поручило проследить за скорейшей проработкой вопроса по организации республики. Уже 12 октября 1924 года третья сессия Всеукраинского центрального исполнительного комитета восьмого созыва в Харькове приняла решение о создании МАССР.
С апреля 1924 года Фрунзе становится начальником штаба Красной армии и начальником Военной академии РККА, а с января 1925-го – председателем Реввоенсовета СССР и наркомом по военным и морским делам. На этих должностях он активно участвовал в реформировании Красной армии, призванной привести вооружённые силы в соответствие с условиями мирного времени, возможностями советской экономики и уровнем развития военной науки и техники.
За успехи в боях против армии Александра Колчака и разгром Повстанческой армии Нестора Махно дважды награждался орденом Красного Знамени в 1919 и 1924 годах.
Скончался 31 октября 1925 во время хирургической операции. По разным данным, смерть наступила либо от заражения крови, либо от передозировки хлороформом, который применяли для общей анестезии. Почти сразу же после его смерти пошли слухи, что Фрунзе убили намеренно. Заказчиком убийства называли то Иосифа Сталина, то Льва Троцкого. На этой версии основано произведение известного писателя Бориса Пильняка «Повесть непогашенной луны».
Михаила Фрунзе похоронили в Москве на Красной площади у Кремлёвской стены.
В Тирасполе на здании по улице 25 Октября, 46, в котором проходил III съезд Советов рабочих, крестьянских и красноармейских депутатов Тираспольского уезда, установлен мемориальный знак с бронзовым барельефом Михаила Фрунзе. Его имя также носит Тираспольский аграрно-технический колледж. В честь Фрунзе названы сёла Фрунзовка в Каменском и Фрунзе в Слободзейском районах.
