Hohenzollern-Sigmaringen Mihály a román királyok sinaiai palotájában jött a világra Károly trónörökös és Ilona görög és dán királyi hercegnő fiaként, anyja révén Viktória brit királynő egyenesági leszármazottja volt. Első alkalommal hatévesen, nagyapja halála után került a trónra, ugyanis I. Ferdinánd egy botrányos szerelmi viszony miatt kitagadta fiát. A kiskorú Mihály nevében régensek kormányoztak, annyira rosszul, hogy Károly 1930-ban hazatért és alkotmányos puccsal átvette a hatalmat, lemondatott fiát trónörökössé és Gyulafehérvár nagyvajdájává tette meg.
II. Károly uralkodásának első szakaszára esett a Romániát rendkívül súlyosan érintő nagy gazdasági világválság, a tömegek elkeseredettségét lovagolta meg a soviniszta és antiszemita Vasgárda. Az 1937-es választás után patthelyzet alakult ki, amelyet a Mussolinit csodáló király személyes diktatúrájának megvalósítására használt fel, a pártokat feloszlatta és parlamenten kívüli kormányt nevezett ki.
Az Észak-Erdélyt Magyarországnak visszajuttató 1940-es második bécsi döntés, Besszarábia és Dél-Dobrudzsa elvesztése sokkolta Romániát. A tekintélyét vesztett Károlyt hadügyminisztere, Ion Antonescu tábornok (maga mögött tudva a Vasgárda és náci Harmadik Birodalom támogatását) 1940. szeptember 6-án megbuktatta, és a fiatal Mihály másodszor is király lett. Hatalma azonban erősen korlátozott volt, a "nemzeti-légionárius államot" a Conducator (vezér) címmel felruházott Antonescu irányította, aki 1941 elején kegyetlenül verte le a Vasgárda lázadását.
Miután a náci Harmadik Birodalom 1941. június 22-én megtámadta a Szovjetuniót, Románia egymillió katonával, kőolaj- és élelmiszer-szállítmányokkal támogatta Hitlert keleti területek megszerzésének reményében. Antonescu a zsidómentes Románia megteremtését tűzte ki célul, a zsidókat deportálták, napirenden voltak a pogromok, amelyeknek több százezren estek áldozatul, de a magyar lakosságot is érték támadások.
A háború menete a németek sztálingrádi veresége után megfordult, a visszavonuló román hadsereg súlyos veszteségeket szenvedett, morálja leromlott. A román vezetés már 1944 tavaszán elkezdte a tapogatózást a fegyverszünetről a szovjetekkel, a kiugrásra 1944. augusztus 23-án került sor, három nappal azután, hogy a Vörös Hadsereg román területre lépett. A jelentősebb pártok támogatását maga mögött tudva Mihály audienciára rendelte, majd őrizetbe vetette Antonescut, ezután rádióbeszédben jelentette be az átállást a szövetségesek oldalára és a katonai diktatúra felszámolását, az 1923-as alkotmány visszaállítását. Ezzel Románia elvesztette ugyan keleti hódításait, de ismét igényt formálhatott Észak-Erdélyre, amelyet az 1947-es békeszerződés vissza is juttatott. A szeptember 12-én aláírt fegyverszünet ellenére a szovjet csapatok megszállták az országot, és több mint százezer embert hurcoltak el a Gulágra.
A szovjet megszállók nyomására az uralkodó 1945. március 6-án a kommunisták által dominált kormányt nevezett ki a baloldali Petru Groza vezetésével. Valódi hatalom megint csak nem összpontosult a kezében, de megpróbált ellenállni: nem fogadta a kormány tagjait és nem írta alá a törvényeket, a "királyi sztrájk" csak 1946 januárjában ért véget, miután az amerikai és a brit kormány is elismerte a Groza-kormányt.
A kommunisták 1947 végén érezték elérkezettnek az időt a kényelmetlenné vált Mihály eltávolítására. Az ortodox karácsonyra készülő királyt Groza december 30-án Bukarestbe kérette sinaiai palotájából, és a katonáktól körülvett királyi rezidencián (a kommunista pártvezető Gheorghe Gheorghiu-Dej társaságában) egy előre megfogalmazott lemondási nyilatkozatot tett elé. Amikor Mihály megtagadta az aláírást, vérfürdővel fenyegették meg és közölték, a továbbiakban nem tudják biztonságát garantálni. Ő a zsarolásnak engedve kézjegyével látta el a dokumentumot, a parlament pedig még aznap kihirdette a monarchia megszűnését és a népköztársaság létrejöttét. Mihályt 1948. január 3-án családjával együtt kiutasították, nem sokkal később állampolgárságától is megfosztották.
Az ex-uralkodó családjával együtt (1948 júniusában vette feleségül Anna de Bourbon-Parma hercegnőt, akitől öt gyermeke született), Angliában, majd Svájcban élt, üzletemberként és pilótaként dolgozott. A kommunista diktatúra 1989-es összeomlása után először 1990-ben, bejelentés nélkül tért haza, de a repülőtéren visszafordították. 1992-ben immár a kormány engedélyével látogatott haza, de Ion Iliescu elnök lelkes fogadtatását látva attól tartott, hogy Mihály veszélyes lehet hatalmára, és évekig nem engedélyezték beutazását. Állampolgárságát csak 1997-ben, Iliescu távozása után kapta vissza, és Emil Constantinescu államfő felkérte a román érdekek képviseletére az euroatlanti integrációs folyamatban. 2007-ben nyolcévi jogi huzavona után használatba vehette egykori sinaiai kastélyait, a Román Akadémia tiszteletbeli tagja lett.
Az egykori uralkodó 2016 márciusában vonult vissza a nyilvános szerepléstől, amikor rákot diagnosztizáltak nála, 2017. december 5-én hunyt el svájci otthonában. A sinaiai Peles-kastélyban, majd Bukarestben, az egykori királyi palota tróntermében ravatalozták fel, ahol több tízezren rótták le kegyeletüket. Hamvait december 16-án katonai tiszteletadással, az európai uralkodóházak képviselőinek jelenlétében Curtea de Argesrában, a román királyi család hagyományos temetkezési helyén helyezték örök nyugalomra. Halála idején ő volt az utolsó olyan személyiség, aki a második világháború idején államfő volt.
