1972 schloss Michael Tomasello sein Psychologiestudium an der Duke University in Durham (North Carolina) ab. 1980 wurde er im Fach Experimentalpsychologie an der University of Athens promoviert. Im Anschluss lehrte er bis 1998 Psychologie an der Emory University. In Leipzig war er von 1998 bis 2018 Co-Direktor am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie. Hier leitete er das Wolfgang-Köhler-Primaten-Forschungszentrum. Ab 1999 war er bis 2018 Honorarprofessor an der Universität Leipzig. 

In seinen Forschungen arbeitet er an der Grenzlinie zwischen Geistes- und Naturwissenschaften. Tomasello geht hier der Frage nach, welche kognitiven Eigenschaften allein den Menschen zur Hervorbringung einer kulturellen Welt befähigt. Ebenfalls stellt die Sprachentwicklung einen wichtigen Punkt in seiner Forschung dar. Durch zahlreiche Publikationen und u.a. der 2009 durchgeführten Studie zum Thema „Die Ursprünge der menschlichen Kommunikation, festigte Tomasello seinen Rang als einer der führenden Forscher seines Fachgebiets. 

Michael Tomasello ist u.a. Mitglied der Deutschen Nationalen Akademie der Wissenschaften, der Cognitive Sciende Society, der American Academie of Arts and Sciendes und der National Academy of Sciences.
Seine Arbeit wurde zudem durch Auszeichnungen, wie u.a. dem Preis der Fyssen-Stiftung (2004), dem Cognitive Development Society Book Award (2005), dem Hegel-Preis (2009), dem Eleanor Maccoby Book Award (2009), dem Klaus-J.-Jacobs-Forschungspreis (2011), dem Eleanor Maccoby Book Award in Developmental Psychology (2010 u. 2018) und durch die Ehrendoktorwürde der Universität Leipzig (2016) gewürdigt.