Шести лет М. начал заниматься музыкой под руководством матери. В 1849 поступил в Петропавловскую школу в Петербурге, в 1852-56 учился в Школе гвардейских подпрапорщиков. Одновременно брал уроки музыки у пианиста А. А. Герке. В 1852 было издано первое произведение М. - полька для фортепиано "Подпрапорщик". В 1856-57 он познакомился с А. С. Даргомыжским, В. В. Стасовым и М. А. Балакиревым, которые оказали глубокое влияние на его общее и музыкальное развитие. Под руководством Балакирева М. начал серьёзно заниматься композицией; решив посвятить себя музыке, в 1858 ушёл с военной службы. В конце 50 - начале 60-х гг. М. написал ряд романсов и инструментальных произведений, в которых уже проявились своеобразные черты его творческой индивидуальности. В 1863-66 работал над оперой "Саламбо" (по одноименному роману Г. Флобера, не окончена), отличающейся драматизмом народно-массовых сцен. К середине 60-х гг. складывается мировоззрение М. как художника-реалиста, близкого идеям революционных демократов. Обращаясь к актуальной, социально заострённой тематике из народной жизни, он создал песни и романсы на слова Н. А. Некрасова, Т. Г. Шевченко, А. Н. Островского и на собственные тексты ("Калистрат", "Колыбельная Ерёмушки", "Спи, усни, крестьянский сын", "Сиротка", "Семинарист" и др.), в которых проявились его дар бытописателя, умение создавать ярко характерные человеческие образы. Богатством и сочностью звуковых красок отличается симфоническая картина "Ночь на Лысой горе" (1867), созданная по мотивам народных сказок и легенд. Смелым экспериментом явилась неоконченная опера М. "Женитьба" (на неизмененный текст комедии Н. В. Гоголя, 1868), вокальные партии которой основаны на непосредственном претворении интонаций живой разговорной речи.