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Il est le frère de Franz Sebald Unterberger, et partit à Cavalese suivre l'enseignement de Giuseppe Alberti. Il complète ses connaissances par un voyage d'étude à Venise, où il copie des œuvres de préférence de l'artiste peintre Nicola Grassi. Il déménage ensuite à Bolzano, où il a reçoit les droits civiques en 1726 et y peint entre autres un Jugement de Salomon pour la mairie.
Dans les années 1730 Michelangelo Unterberger peint des autels pour les églises et les monastères à Passau et la vallée de l'Inn. Son travail pour l'l'abbaye Saint-Nicolas de Passau(de) a disparu.
En 1737, Unterberger s'installe à Vienne où il s'impose comme peintre d'autel et reçoit des commandes de la cour impériale.
De 1751 à 1754 et de 1757 à 1758, Unterberger est le recteur de l'Académie impériale de dessin, sculpture et d'architecture, la future Académie des beaux-arts de Vienne. Il est le premier recteur de cette académie, nommé par l'impératrice Marie-Thérèse.
