20世纪60年代中期，迈克尔·道格拉斯以助理导演身份在片厂学习。1972年，在动作悬疑片《旧金山街头》中，道格拉斯与卡尔·马尔登（《欲望号街车》《码头风云》）合作，“史蒂夫·凯勒探员”一角让他开始为观众所知。

1975年，迈克尔·道格拉斯担任制片的《飞越疯人院》在北美上映，这部由米洛斯·福尔曼执导，杰克·尼科尔森主演的电影改编自美国作家肯·克西的同名小说。该片斩获1976年第48届奥斯卡最佳影片、最佳导演、最佳男女主角以及最佳改编剧本奖项。迈克尔·道格拉斯以幕后身份完成了他堪称完美的处女秀。

1979年，他与简·方达（《柳巷芳草》《荣归》《新闻编辑室》）合作出演了惊悚影片《中国综合征》。影片讲述了女记者和摄影师拍到加利福尼亚一家核电站控制室发生故障，且因为发现这个严重的事故而遭到追杀的故事。该片片名来源于电影中的台词：“核反应堆的冷却水如果烧干，可能会发生很可怕的事，会把地球烧穿，而美国的地球另一面是中国”，所以就有中国综合症的说法。影片上映不久后，美国就发生了三哩岛核泄漏事故，为该片涂上了一层先知先觉的色彩。

1987年，道格拉斯先后出演了《致命诱惑》与《华尔街》，后者为他赢得了1988年第60届奥斯卡金像奖最佳男主角。而片中的台词：“贪婪是好东西。”已经成为经典名言。

2003年的《三代同堂》则让影坛传奇家族"道格拉斯"祖孙三代齐聚一堂：柯克·道格拉斯饰演一个纽约大家庭中，生命即将走到终点的大家长；人到中年的儿子（迈克尔·道格拉斯 饰演）则一直力图在生活中避免父亲犯过的错误；长孙（卡梅伦·道格拉斯 饰演）则在生活、爱情、性和摇滚之间跌跌撞撞地反叛、抗争。三人的关系即是戏剧，也是现实，堪称电影史上的一次罕见相遇。

2010年，时隔22年后又一个经济危机的大背景下，道格拉斯回到“华尔街”，与奥利佛·斯通导演二度合作，拍摄续集电影《华尔街：金钱永不眠》。在续集中，道格拉斯继续扮演那个信奉“贪婪即是上帝”，并且曾为他带来一座奥斯卡影帝奖杯的角色戈登·盖科 。同年6月，迈克尔·道格拉斯获颁美国电影学会终生成就奖 。

2013年，迈克尔·道格拉斯和罗伯特·德尼罗（《教父2》《美国往事》）、摩根·弗里曼（《七宗罪》《肖申克的救赎》）、凯文·克莱恩（ 《一条名叫旺达的鱼 》）共同出演了喜剧电影《最后的维加斯》。该片被称为“老年版宿醉”，故事也与《宿醉》神似，讲述四个好友当伴郎时闹出的连场笑话，只不过主角从身强体壮的中青年，变成了有心无力的老人帮。

2013年，迈克尔·道格拉斯在《烛台背后》中饰演美国传奇同性恋钢琴弹奏家李伯拉斯，和马特·达蒙饰演的斯科特·托马森展开一段纠葛爱情。该片改编自李伯拉斯的情人斯科特·托马森于1988年写的回忆录《和李伯拉斯在一起的日子》。《烛台背后》于2008年就宣布了拍摄计划，但是由于2010年迈克尔·道格拉斯被诊断为喉癌，影片推迟到2010年他完成治疗后才拍摄。该片为他分别赢得第65届艾美奖和第71届美国金球奖最佳男主角。

在2015年上映的《蚁人》中，迈克尔·道格拉斯出演了初代蚁人汉克·皮姆博士，这是他首次出演超级英雄电影。