Zijn vader was een Grieks advocaat en politiek leider. Toen Michael Cacoyannis naar Engeland trok om rechten te studeren trad hij dus in de voetsporen van zijn vader en leek niets er op te wijzen dat hij later regisseur zou worden. Tijdens de Tweede Wereldoorlog zette hij een eerste stap richting media toen hij Griekse radioprogramma’s produceerde voor de BBC. Met wat volgde werd duidelijk wat zijn bestemming zou worden: hij schreef zich in voor een toneelopleiding aan de Central School of Dramatic Art in Londen. Nadat hij dit had afgewerkt ging hij regie studeren aan het prestigieuze Old Vic.
In 1946 maakte hij aan datzelfde Old Vic zijn toneel-/acteerdebuut als Herodes in het stuk Salome van Oscar Wilde. In 1950 ging hij de schrijftoer op, zette hij het acteren voor twee jaar on hold en ging zowel in Groot-Brittanië als Amerika op zoek naar de mogelijkheid om te regisseren maar dat bleef zonder resultaat. Tegen 1953 slaagde hij bij zijn terugkeer naar Griekenland dan toch in zijn opzet: hij schreef én regisseerde zijn eerste film: Kyriakatiko Xypnima (Windfall in Athens). Zijn eerste films kenden internationaal een groot succes. Niet onbelangrijk was dat nieuwe sterren als bijvoorbeeld Melina Mercouri er een rol in vertolkten. Zo ook In Stella, zijn tweede film, winnaar van de Prijs van de critici op het Filmfestival van Cannes én de Golden Globe voor Beste buitenlandse film.
Cacoyannis was op dat moment de beste Griekse regisseur die er was, een reputatie die hij nog kracht bijzette met Electra (1962), volgens velen één van de beste verfilmingen van een Griekse tragedie ooit gemaakt. De film werd genomineerd voor een Oscar in de categorie Beste buitenlandse film maar die werd op dat moment niet gekoppeld aan een fysiek persoon. In de jaren ’60 ging Cacoyannis naar Amerika. Daar regisseerde hij Griekse opera’s en tragedies in theaters. Het was ook in deze periode dat hij zijn bekendste film, Zorba the Greek, maakte.

Naast de filmset waren de toneelplanken ook zijn werkplek, zijn off-Broadway productie The Trojan Woman (1963) werd bijzonder positief onthaald. In 1971 regisseerde hij een verfilming van het stuk.

In 1986 keerde hij na een jarenlange afwezigheid terug naar de film en maakte Sweet Country, een film die door veel critici echter werd omschreven als ‘teleurstellend’.

Opmerkelijk is dat Michael Cacoyannis het scenario van al zijn films zelf heeft geschreven.