Михаил Иванович Лилье родился 10 февраля 1868 года в дворянской семье. Вероисповедания православного. Образование получил во Владимирском Киевском кадетском корпусе, 2-м военном Константиновском и Николаевском инженерных училищах и Николаевской инженерной академии.
Начал службу после окончания полного курса в кадетском корпусе во 2-м военном Константиновском училище юнкером рядового звания 13 сентября 1887 года, 7 сентября 1888 года произведен в унтер-офицеры. Учебу в Николаевском инженерном училище начал 14 октября 1889 года. По его окончании произведен в подпоручики с назначением в 6-й саперный батальон 10 апреля 1890 года. 30 апреля 1892 года произведен в поручики.
1 августа 1893 года командирован в Николаевскую инженерную академию. 19 мая 1896 года произведен в штабс-капитаны. Окончил академию 7 июня 1896 года и был назначен в распоряжение начальника инженеров Московского военного округа. 5 апреля 1898 года назначен в распоряжение начальника инженеров Приамурского военного округа. Произведен в капитаны 5 апреля 1898 года. В числе офицеров Управления заведующего инженерной частью на Квантунском полуострове командирован в Порт-Артур 29 октября 1898 года. Зачислен в штаб Владивостокского крепостного инженерного управления с оставлением в числе прикомандированных офицеров 9 апреля 1899 года. Назначен руководителем работ Квантунского областного инженерного управления 27 декабря 1900 года.
27 января 1904 года назначен в распоряжение начальника инженеров крепости Порт-Артур и находился в составе Порт-Артурского инженерного управления во все время обороны крепости. 15 апреля 1905 года назначен в распоряжение начальника инженеров Петербургского военного округа. С 28 октября того же года находился в распоряжении начальника инженеров Кронштадтской крепости. 21 февраля 1906 года назначен в штат обер-офицеров 2-й Санкт-Петербургской инженерной дистанции. Через некоторое время переведен на должность начальника Новгородской инженерной дистанции (точные даты не указаны). В апреле 1908 года ему было присвоено звание подполковника. 22 июня 1910 года назначен председателем ремонтного комитета Санкт-Петербургского инженерного управления.
Высочайшим приказом от 14 мая 1912 года уволен в отставку.
Приказом главнокомандующего армиями Северного фронта и в связи с собственным желанием определен на службу с зачислением в число чинов резерва при Управлении инспектора инженерной части Петроградского военного округа 12 декабря 1915 года, назначен старшим производителем работ 1-го строительства укрепленных позиций Северного фронта в Финляндии. Переведен в управление 2-го строительства 20 ноября 1916 года. 7 июня 1917 года за усердную службу был представлен к производству в чин полковника.
Уволен в отставку по собственному желанию 16 декабря 1917 года.
Имел ордена: Св. Владимира IV ст. с мечами и бантом (18 марта 1907 г.), Св. Анны II ст. с мечами (11 сент. 1905 г.), Св. Станислава III ст. с мечами и бантом (15 мая 1901 г.), Св. Станислава III ст. (27 дек. 1900 г.), медали: серебряную на Александровской ленте в память царствования императора Александра III ( 1896 г.), офицерский крест французских колоний Камбоджи ( 1901 г.), за Китайский поход 1900-1901 годов и осаду Порт-Артура.
Был женат на Татьяне Николаевне Бернард и имел дочь Киру (род. 8 янв. 1913 г.).
Родового и благоприобретенного имущества не имел.
Сведений за более позднее время, а также каких-либо фотографических материалов в Российском государственном военно-историческом архиве (РГВИА) не имеется.
Справка составлена на основе ответа РГВИА № 856 от 21.08.1992, подписанного директором архива В.А. Рыбиным, на запрос г-жи З.И. Лилье (г. Киев).
