Живописец, график, театральный художник. Писал пейзажи, натюрморты, жанровые картины, портреты.
Родился в семье военного фельдшера. Детство провел на юге России, куда в зрелом возрасте часто возвращался на летние этюды. В 1898 поступил в Московское училище живописи, ваяния и зодчества. Учился у И. И. Левитана, К. А. Коровина и В. А. Серова. В 1900 познакомился с Н. С. Гончаровой, ставшей впоследствии его женой и соавтором многих его работ.
Главный инициатор выставки «Бубновый валет» (1910), организатор «левых» выставок «Ослиный хвост» (1912) и «Мишень» (1913). С 1906 – 1914 - участник многих выставок в Москве, Киеве, Париже, Риге, Мюнхене, Берлине, отражавших новые современные художественные течения (Осенний Салон 1906 в Париже, Общество русских акварелистов, Союз Русских Художников, «Мир искусства», «Бубновый валет», «Ослиный хвост», «Мишень»).
В 1913 совместно с И. М. Зданевичем и М. В. Ле-Дантю Ларионов устраивал экстравагантные «футуристические прогулки» по Москве, вошедшие в число первых хэппенингов, и вместе с И. М. Зданевичем опубликовал манифест «Почему мы раскрашиваемся».
В 1913 на диспуте «Мишени» «Восток, национальность и Запад» Ларионов четко заявил о своей «восточной» ориентации и сделал доклад о лучизме — новой концепции абстрактного искусства в разряде так называемого «беспредметного творчества», где формы образовывались в результате пересечения лучей, отраженных от различных предметов. В 1913 М. Ф. Ларионов опубликовал брошюру «Лучизм», манифест «Лучисты и будущники», в которых сформулировал теорию нового течения.
В 1914 Ларионов был мобилизован на Первую мировую войну, вскоре контужен и комиссован по ранению. В 1915 по приглашению С. П. Дягилева участвовать в его антрепризе вместе с женой уехал в Париж. Присоединившись к труппе «Русского балета» оформил балеты «Русские сказки» на музыку А. К. Лядова (1916), «Шут» С. С. Прокофьева (1921), «Байка про Лису, Петуха, Кота да Барана» И. Ф. Стравинского (1922) и др. В 1920-х Ларионов стал художественным советником Дягилева, который под его влиянием пригласил к сотрудничеству художников-модернистов.
Произведения М. Ф. Ларионова экспонируются в Государственной Третьяковской галерее, часть архивов хранится в Центре Ж. Помпиду в Париже и Музее Виктории и Альберта в Лондоне.
