Michael Fengler wurde am 14. November 1940 in Königsberg im damaligen Ostpreußen (heute Kaliningrad, Nordwestrussland) geboren. Ab 1960 studierte er Kunstgeschichte, Romanistik und Germanistik in Bonn und München. Von 1964 bis 1966 war er Leiter des studentischen Filmclubs München. Während dieser Zeit drehe er 1965 im Auftrag des Instituts für Film und Bild (FWU) zusammen mit seinem Bruder Thomas den TV-Dokumentarfilm "In einem Ort wie Weinheim", der aber erst 1974 ausgestrahlt wurde. Ebenfalls 1965 übersetze er eine Essaysammlung von Julien Gracq, zusammen mit Liselotte Eder, der Mutter von Rainer Werner Fassbinder. Durch sie lernt Fengler den damals noch unbekannten Filmemacher kennen – der Beginn einer langjährigen Zusammenarbeit. Bei Fassbinders Kurzfilm "Der Stadtstreicher" (1966) war Fengler Darsteller, Tonmann, Co-Editor und (ohne Nennung) Kameramann, bei "Das kleine Chaos" (1967) fungierte er ausschließlich als Kameramann.  

Nach dem Staatsexamen im Jahr 1969 wendete Fengler sich ganz dem Film zu. Er war Fassbinders Regieassistent bei "Katzelmacher" (1969) und inszenierte mit ihm zusammen "Götter der Pest" (1969), den er auch produzierte, sowie "Die Niklashauser Fahrt" (1970), bei dem er zudem Darsteller und Co-Autor war.  

Sein Debüt als allein verantwortlicher Regisseur gab er 1970 mit dem Fernsehspiel "Weg vom Fenster", über den sozialen Abstieg zweier Fürsorgezöglinge; Besetzung und Stab kamen teilweise aus der "Fassbinder-Familie", etwa Kurt Raab und der Kameramann Dietrich Lohmann. Ein großer Erfolg war das Gesellschaftsdrama "Warum läuft Herr R. Amok?" (1971), das Fengler zusammen mit Fassbinder schrieb, inszenierte und schnitt, und für das die beiden mit dem Deutschen Filmpreis ausgezeichnet wurden.  

1971 war Michael Fengler Mitbegründer und bis 1974 Geschäftsführer des Filmverlags der Autoren, dessen Ziel es war, Produktion, Rechteverwertung und Vertrieb der eigenen Filme in einer Art Kollektiv zu organisieren. Nach seinem Ausscheiden gründete er 1974 die Produktionsfirma Albatros, mit der er auch sein Kino-Regiedebüt realisierte, den Kriminalfilm "Output" (1974). Fenglers dritte und letzte Regiearbeit war die Milieu- und Charakterstudie "Eierdiebe" (1976), über zwei erfolglose Frankfurter Kleingauner, gespielt von Marquard Bohm und Charly Wierczejewski, der durch Roland Klicks Kultfilm "Supermarkt" (1974) zu Ruhm gekommen war. 

Mit der Albatros produzierte Fengler die Fassbinder-Filme "Satansbraten" (1976), "Chinesisches Roulette" (1976) und "Die Ehe der Maria Braun" (1978), sowie Uli Lommels "Adolf und Marlene" (1976). Für "Die Ehe der Maria Braun" (1978) gewann er seinen Zweiten Deutschen Filmpreis (Produktion), während Fassbinder für die Regie ausgezeichnet wurde. Auch an den Kinokassen und international war der Film ein großer Erfolg. Eine bittere Ironie dieses Triumphzugs bestand allerdings darin, dass Fengler und Fassbinder sich während der Dreharbeiten überworfen hatten und ihre Zusammenarbeit beendeten.  

In den nächsten Jahren produzierte Fengler die Filme eines kaum weniger eigenwilligen Regisseurs: Klaus Lemke. So etwa die skurrilen Bayern-Komödien "Ein komischer Heiliger" (1978), "Arabische Nächte" (1979) und "Flitterwochen" (1980), alle mit Wolfgang Fierek und Cleo Kretschmer in den Hauptrollen.  

Außerdem produzierte er unter anderem die märchenhaft-satirische Schlager-Milieustudie "Marmor, Stein und Eisen bricht" (1981) und war er als Co-Produzent an mehreren internationalen Projekten beteiligt, darunter Frederico Fellinis Gesellschaftskomödie "Orchesterprobe" (IT/DE 1978). Als Co-Produzent brachte Fengler noch einmal einen Fassbinder-Film auf den Weg: "Querelle - Ein Pakt mit dem Teufel" (FR/DE 1982), das letzte Werk des Regisseurs. Im Jahr darauf, nach Klaus Lemkes Ganoven-Milieustudie "Der Kleine" (1983), beendete Fengler seine Produzententätigkeit und verschwand für einige Jahre aus dem aktiven Filmgeschäft. 

Mitte der 1990er Jahre meldete er sich als Drehbuchautor fürs Fernsehen zurück, meist in Zusammenarbeit mit Margot Rothkirch. So schrieben die beiden die Drehbücher zu dem Thriller "Angst" (1995), dem Krimi "Der Weihnachtsmörder" (1997) mit Thekla Carola Wied und der "Polizeiruf 110"-Folge "La Paloma" (2000). Michael Fenglers letzte Arbeiten als Drehbuchautor waren Matthias Glasners Thriller "Das Staatsgeheimnis" (2001, TV) und die "Polizeiruf 110"-Folge "Fliegende Holländer" (2001, ohne Rothkirch).