Después de estudiar física en la Universidad de Lausana, obtuvo su doctorado en astronomía, en el Observatorio de Ginebra en 1971. Trabajó además en el observatorio de Cambridge, el Observatorio Europeo Austral (ESO), en Chile y un observatorio en Hawái. Hasta 1998, había participado en más de 200 publicaciones científicas. Actualmente (junio de 2009) es coautor de más de 320 de ellas.[3]
Desde el descubrimiento del 51 Pegasi b, Michel Mayor y su equipo se han dedicado a la labor de descubrir y estudiar más planetas extrasolares.
En 2007, fue uno de los once científicos europeos que descubrieron Gliese 581 c, el primer planeta extrasolar en la zona habitable de una estrella. El descubrimiento fue realizado desde el telescopio de 3,6 m de la ESO situado en La Silla con el instrumento HARPS.[4][5]
En 2009, Mayor y su equipo descubrieron el planeta extrasolar más ligero conocido hasta la fecha, Gliese 581 e.[6][7]