Михаил Константинович Дитерихс родился 5 апреля 1874 года в Санкт-Петербурге в семье полковника-артиллериста Константина Александровича Дитерихса и дворянки Ольги Иосифовны Мусницкой. Среди его братьев и сестер были Анна, Елена, Иосиф, Леонид, Владимир и Константин.

В 1894 году Михаил Дитерихс окончил Пажеский корпус и был выпущен во 2-ю лейб-гвардии артиллерийскую бригаду. В 1900 году он окончил Николаевскую академию Генерального штаба по 1-му разряду. С 1900 по 1903 год служил на штабных должностях в войсках Московского военного округа. В 1903 году был назначен командиром эскадрона в 3-м Драгунском полку.

После начала Русско-японской войны Дитерихс был назначен обер-офицером для особых поручений при штабе 17-го армейского корпуса. Он участвовал в сражениях под Ляояном, на реке Шахе и при Мукдене. Война завершилась для Дитерихса производством в подполковники и назначением на должность штаб-офицера для особых поручений при штабе корпуса.

В 1906 году Дитерихс был назначен штаб-офицером для особых поручений при штабе 7-го армейского корпуса, а в 1907 году переведен на аналогичную должность в штаб Киевского военного округа. В 1909 году он был произведен в полковники, а в 1910 году назначен старшим адъютантом штаба округа. В 1913 году Дитерихс был назначен начальником отделения в Мобилизационном отделе Главного управления Генерального штаба.

Во время Первой мировой войны Дитерихс был назначен начальником штаба 3-й армии. В 1916 году он был направлен в Салоники, где возглавил 2-ю Особую пехотную бригаду и участвовал в боях против болгарской армии. После Февральской революции Дитерихс был отозван в Россию и занимал различные должности, включая начальника штаба Особой Петроградской армии и генерал-квартирмейстера Ставки.

В 1918 году Дитерихс поддержал А.В. Колчака и был назначен руководителем комиссии по расследованию убийства царской семьи. Позже он занимал должности командующего Сибирской армией и Восточным фронтом, а также начальника штаба Верховного главнокомандующего А.В. Колчака. В 1919 году Дитерихс разработал и провел последнюю наступательную операцию Русской армии - Тобольский прорыв.

В 1922 году Дитерихс был избран временным диктатором Приамурского государственного образования и провозглашен правителем Приамурского земского края. Он возглавил армию, переименованную в Земскую рать, и сформировал законосовещательную Земскую думу. Однако его правление было недолгим, и в октябре 1922 года Земская рать была разбита войсками Дальневосточной республики. Дитерихс эмигрировал в Китай и проживал в Шанхае, где умер 9 октября 1937 года.

Дитерихс был награжден многочисленными орденами и наградами, включая Орден Святого Станислава, Орден Святой Анны, Орден Святого Владимира, Георгиевское оружие и иностранные награды, такие как британский Орден Бани и французский Военный крест. Он также был автором книги "Убийство царской семьи и членов Дома Романовых на Урале".