Вернувшись на театр войны со Швецией, Голицын в составе армии Ф. Апраксина отличился в сражении у финского местечка Пелкен: руководимый им отряд, преодолев на плотах озеро, нанес противнику удар с фланга, чем способствовал расстройству боевого порядка шведов и их поражению. Назначенный в 1714 году главнокомандующим, князь Голицын осуществил движение войск вперед к городу Вазе и 19 февраля вступил в сражение с армией шведского генерала Армфельда. Успех боя решил своевременный переход русских войск в контратаку с охватом обоих флангов противника. Шведы бежали, потеряв около шести тысяч человек, восемь пушек и двадцать знамен. Полководческое искусство Голицына было оценено по достоинству: его произвели в генерал-аншефы. В течение нескольких лет он был ближайшим помощником Апраксина в управлении завоеванной Финляндией.
Михаил Михайлович сумел проявить себя и в морских сражениях: в июле 1714 года он помог Петру и Апраксину одержать знаменитую победу при Гангуте, а в 1720 году сам одержал победу над шведской эскадрой в сражении у острова Гренгам, где он умело руководил действиями гребной флотилии.
У Гренгама русский сухопутный генерал, командовавший галерами, заманил в мелководный пролив эскадру шведского вице-адмирала Шеблада и в ходе абордажной атаки захватил четыре фрегата противника. Трофейные корабли были приведены к Петербургу, три вечера в городе производились победные фейерверки. Победитель получил в награду от царя трость и шпагу, усыпанные бриллиантами. В мае 1721 года Голицын руководил действиями десантов на шведской территории между Евле и Умео, что вынудило Швецию к скорейшему подписанию мира.
Во время Персидского похода Петра в 1722 году М. М. Голицын оставался начальником войск в Петербурге, а в 1723–1728 годах князь командовал войсками на территории Украины. В это время он выступил одним из фундаторов создаваемого Харьковского коллегиума, среднего учебного заведения, первого после Киевской академии образцового духовно-светского училища на юге России, принадлежавшего к числу выдающихся учебных заведений XVIII столетия, из стен которого вышло множество деятелей, отметившихся как на духовном, так и на светском поприще.
После смерти Петра Великого его взошедшая на престол жена Екатерина I пожаловала князя Голицына в генерал-фельдмаршалы (1725). Петр II, сменивший на троне Екатерину, сделал его президентом Военной коллегии, сенатором и членом Верховного тайного совета (1728). При вступлении на престол Анны Иоанновны Голицын, участвовавший в замыслах так называемых «верховников» – старшего брата Дмитрия Михайловича и других членов Верховного тайного совета, стремившихся ограничить самодержавную власть, попал в суровую опалу, был отстранен от всех дел и удален от двора. Умер князь М. М. Голицын в Москве, похоронен в Богоявленском монастыре.
