Născut în West Orange, New Jersey, Michael Pitt și-a îndreptat gândul spre actorie de la vârsta de 10 ani. Părinții săi l-au înscris la Drama School din New York, și a început să primească roluri în seriale de televiziune: All My Children, Dellaventura și Law & Order. În 1999 a debutat în piesa The Trestle at Pope Lick Creek, fiind remarcat de un impresar care l-a recomandat pentru un rol în serialul pentru adolescenți Dawson's Creek.
În 2000 Gus Van Sant îi încredințează un rol în Finding Forrester, iar un an mai târziu e inclus în distribuția filmului Hedwig And The Angry Inch, aclamat de critică la Festivalul de film Sundance.
În 2002 primește primul rol important din cariera lui în thriller-ul Murder By Numbers, unde interpretează un adolescent cu porniri criminale. Însă rolul care îl aduce în atenția publicului și îi confirmă talentul este cel din filmul lui Bernardo Bertolucci, The Dreamers, ecranizarea romanului The Holy Innocents a lui Gilbert Adair, film care a avut premiera la Festivalul de la Veneția în 2003.
În anul 2008 apare alături de Naomi Watts și Tim Roth în thriller-ul Funny Games, remake al propriului film din 1997 al regizorului Michael Haneke, iar în 2012 apare în Seven Psychopaths.
Pitt e de asemenea și muzician și este liderul vocal al unei formații care se numește Pagoda. Ocazional mai joacă în piese de teatru.
