Михаил Харламов родился 25 июля 1916 года в деревне Костюково (ныне — село Зимники Дальнереченского района Приморского края). После окончания неполной средней школы работал трактористом. В июне 1941 года Харламов был призван на службу в Рабоче-крестьянскую Красную Армию. С мая 1943 года — на фронтах Великой Отечественной войны.

К октябрю 1943 года младший сержант Михаил Харламов командовал отделением 685-го стрелкового полка 193-й стрелковой дивизии 65-й армии Центрального фронта. Отличился во время битвы за Днепр. В ночь с 14 на 15 октября 1943 года отделение Харламова в числе первых переправилось через Днепр в районе села Каменка Репкинского района Черниговской области Украинской ССР и приняло активное участие в боях за захват и удержание плацдарма на его западном берегу. В ходе последующих боёв Харламов лично уничтожил несколько десятков солдат и офицеров противника.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 30 октября 1943 года младший сержант Михаил Харламов был удостоен высокого звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».

В 1944 году Харламов был демобилизован. Проживал и работал в Дальнереченске[2]. В последние годы жил в Комсомольске-на-Амуре у своих детей, где и скончался.

Был также награждён орденом Отечественной войны 1-й степени и рядом медалей.