Etudes secondaires au Lycée de Cachan, à Paris. Etudes de mathématiques à l'école de l'Armée de l'airair « EPA Grenoble » jusqu'en 1970. Il obtient en 1973 son diplôme d'ingénieur à l'École de l'Air de Salon de Provence.

Il suit la formation de pilote d'essai de l'Empire Test Pilots' School (ETPS) de Boscombe Down au Royaume-Uni en 1982 puis les cours de l'Institut des Hautes Études de Défense Nationale (IHEDN) en 1993-1994.

Il est Général de brigade aérienne de l'Armée de l'Air française.

Pilote de chasse (tous niveaux), pilote d'essai et pilote professionnel, il a en outre obtenu en France son Brevet technique d'État-major ainsi que le diplôme de cosmonautecosmonaute délivré par l'Union soviétique.

Michel Tognini a pris part à la mission « AntarèsAntarès » du 27 juillet au 10 août 1992. Il s'agissait de son premier vol à bord de MIRMIR, où pendant 14 jours il a mené un programme d'expériences franco-soviétiques.

Son second vol spatial, lors de la mission STS-93, a eu lieu du 22 au 27 juillet 1999. Il était principalement chargé d'aider au déploiement du satellite ChandraChandra et s'était préparé à une sortie dans l'espace. L'observatoire dans le rayonnement X Chandra, conçu pour une étude approfondie de l'UniversUnivers, est équipé d'un télescopetélescope devant permettre aux scientifiques d'observer des phénomènes rares comme les explosions stellaires, les quasarsquasars et les trous noirstrous noirs.

Depuis janvier 2005, Michel Tognini est le Chef du Centre Européen des AstronautesAstronautes (EAC), Direction Vols habités, MicrogravitéMicrogravité et Exploration de l'ESAESA, à Cologne.