В 1709 году в Полтавском сражении Голицын командовал гвардией и, преследуя с Меншиковым бежавших шведов, принудил их под Переволочной положить оружие.
В 1710 году он сражается за взятие Выборга, в 1711 году защищает Украину от крымских татар и бунтующих запорожцев, а затем участвует в Прутском походе.
С 1714 по 1721 год Голицын становится главнокомандующим войсками в Финляндии. В феврале 1714 года он разбил шведов при Лапио, за что был произведен в генерал-аншефы «за мужество и стойкость».
Затем Голицын участвовал в морском сражении при Гангуте, а 27 июля 1720 года одержал блестящую победу над шведским флотом в Гренгамском сражении.
Особое расположение Петра в отношении Голицына проявлялось и в том, что только ему и Шереметеву разрешалось не пить во время праздников огромный кубок «Большого орла».
Неудивительно, что Михаил Михайлович Голицын пользовался в армии особой любовью и почитанием. Он был по натуре добрым и милосердным человеком, мужественным и отважным воином, за что удостоился особого уважения среди военных. Современник князя Голицына, швед Эренмальм, оставил воспоминания о нем: «Он заслужил особую славу за свой природный ум, приветливое обращение с подчиненными офицерами и рядовыми и приобретенный в войне опыт. Он не терял присутствия духа в любой обстановке. Он также предприимчив и не жалеет усилий для того, чтобы быстро и со всей осторожностью осуществить порученное ему. Он стремился как в одежде, так и всем образом жизни выглядеть солдатом…»
Во время похода Петра в Персию Голицын оставался командовать войсками в Санкт-Петербурге, а с 1723 по 1728 год он был командующим всеми войсками на Украине.
Уже после смерти Петра императрица Екатерина I в память о боевых заслугах пожаловала Голицыну 21 мая 1725 года звание генерал-фельдмаршала.
20 сентября 1728 года Голицын был вызван в Санкт-Петербург и по указу императора Петра II назначен президентом Военной коллегии, занимая этот пост до 1730 года. Он также был сенатором и членом Верховного тайного совета.
Отважный фельдмаршал был наивен и неопытен в политике, но во всем поддерживал своего брата Дмитрия Михайловича. В 1730 году, при восшествии на престол Анны Иоанновны, Михаил Голицын, как и старший брат, поддерживал позицию ограничения самодержавия. Когда же попытка ограничения власти не удалась, Михаил Михайлович оставил все государственные и военные должности, поселился в Москве, где жил тихо. Вероятно, его ждала бы участь других верховников. От суда и возможной казни или пожизненного заключения его спасла внезапная смерть.
В возрасте 55 лет Михаил Михайлович Голицын скончался в Москве 10 декабря 1730 года.
