Michael Sheen erblickte am 5. Februar 1969 in Newport, Wales, das Licht der Welt. Die Kindheit verbrachte er, ebenso wie die Berühmtheiten Richard Burton und Anthony Hopkins, in Port Talbot. Im Alter von zwölf Jahren wurde dem begeisterten Kicker Sheen eine Fußballkarriere beim "Arsenal F.C." angeboten, die seine Eltern jedoch ausschlugen, da diese mit einem Umzug nach London verbunden gewesen wäre. Der Schauspieler ließ sich an der "Royal Academy of Dramatic Art" in London ausbilden. Bereits in dieser Zeit erhielt er einen "Laurence Olivier Bursary-Award" für seine herausragenden Leistungen auf der Bühne.
Nach seinem Abschluss an der Schauspielschule 1991, startete Michael Sheens seine professionelle Schauspielkarriere. In den Anfangsjahren auf der Bühne war er in Produktionen wie "When She Danced", "Romeo und Julia" und "Moonlight" zu sehen. Seit 1995 tritt Michael Sheen regelmäßig in Film- und Fernsehproduktionen auf. So spielte er zum Beispiel in den Filmen "Oscar Wilde" an der Seite von Jude Law, dem Historienfilm "Die vier Federn", "Blood Diamond" und "Frost/Nixon" wichtige Rollen. Seit 2009 stand auf seinem Steckbrief zudem die Rolle des Vampirs Aro in der "Twilight"-Filmreihe.
Privat war der Schauspieler acht Jahre mit der Schauspielkollegin Kate Beckinsale zusammen. Um nahe bei der gemeinsamen Tochter Lily zu sein, hat Michael Sheen neben seinem Londoner Wohnsitz einen Zweiten in Los Angeles.