Историк России периода феодализма, источниковед, историограф.
Академик, лауреат Ломоносовской премии, действительный член Польской АН, почетный член Американской ассоциации историков. Награжден советскими орденами.
В 1917 окончил историко-филологический факультет Московского университета. В 1921—1923 преподавал в СамарГУ и на Высших археологических курсах в Самаре, затем был преподавателем в средних и высших учебных заведениях Москвы. С 1934 преподавал на историческом факультете МГУ и в МИФЛИ, в 1935 ему была присвоена без защиты ученая степень кандидата исторических наук. В 1939 М. Н. Тихомиров защитил докторскую диссертацию «Исследование о Русской Правде: происхождение текстов». В 1940 ему присвоено ученое звание профессора. С 1952 ученый заведовал в МГУ кафедрой источниковедения, одновременно в 1935—1953 был снс Института истории АН СССР.
В 1953 М. Н. Тихомиров стал академиком АН СССР, до 1957 — академик-секретарь Отделения исторических наук и член Президиума АН, в 1956 возглавил Археографическую комиссию. С 1959 ученый руководил группой по изданию Полного собрания русских летописей в Институте истории АН СССР.
В 1957—1965 работал в ИСл: снс.
М. Н. Тихомиров внес значительный вклад в отечественное славяноведение. Еще в 1941 появились его статьи о русско-славянских отношениях в древности и средневековье и о русско-византийских контактах, в годы Великой Отечественной войны он много писал о германском «натиске на Восток» в средние века и борьбе с ним народов Восточной Европы.
В годы работы в ИСл М. Н. Тихомиров исследовал вопросы возникновения старославянской письменности и славянского книгопечатания, разрабатывал проблемы русского летописания, продолжал исследование русско-византийских отношений. Созданные в этот период работы ученого были органично связаны с проблематикой, разрабатывавшейся в Институте. Так, он проанализировал новооткрытые надписи Х в. на территории Болгарии, сопоставив слова из этих надписей с терминами, имевшимися в русских источниках. В сборнике «У истоков русского книгопечатания» (М., 1959), вышедшем под редакцией ученого в связи с 375-летием Ивана Федорова (1583—1958), история русской первопечатной книги рассматривается в тесной связи с книгопечатанием у других славянских народов.
В своих работах ученый неоднократно подчеркивал значение кириллического алфавита для южнославянских народов, белорусов и украинцев. Кириллица, по его мнению, существенно способствовала сохранению южными и восточными славянами традиционной культуры в трудных условиях османского ига, противодействовала полонизации и окатоличиванию западноукраинских и западнобелорусских земель Речью Посполитой. Изучая русские летописи, М. Н. Тихомиров пришел к интересному для славистов выводу, что польские хронисты использовали в своих сочинениях сведения не дошедшей до нас русской летописи, и что этот источник «Истории Польши» Яна Длугоша представлял собой повесть Х в. о русских князьях.
Борьба русского народа с немецкими интервентами в XII-XV вв. [М.,] 1942.
Древнерусские города. М., 1946 (2-е изд., доп. и переработанное: 1956).
Крестьянские и городские восстания на Руси, XI—XIII вв. М., 1955.
Россия в XVI столетии. М., 1962.
Средневековая Россия на международных путях (XIV—XV вв.) М., 1966.
Русская культура X—XVIII веков: Избранные труды. М., 1968.
Исторические связи со славянскими странами и Византией: [Избранное]. М., 1969.
Российское государство в XV-XVII вв.: [Избранное]. М., 1973.
Древняя Русь: [Избранное]. М., 1975.
Исторические связи русского народа с южными славянами в XIV-XVI вв. // ИЖ. 1941. № 12.
Исторические связи южных и восточных славян в древнейшее время // Там же. № 10/11.
Византия и Московская Русь // Там же. 1945. № 1/2.
Иван Грозный и Сербия // Доклады и сообщения исторического факультета Московского государственного университета. М., 1945. Вып. 1.
Именник болгарских князей // ВДИ. 1946. № 3.
Исторические связи русского народа с южными славянами с древнейших времен до половины XVII в. // Славянский сборник. М., 1947.
Древнейшая русская надпись // ВАН. 1950. № 4 (соавтор).
Начало славянской письменности в свете новейших открытий // ВИ. 1959. № 4 (есть перевод на итальянский язык).
Объяснение некоторых понятий русских раннефеодальных памятников терминами из других славянских и неславянских источников // КСИС. 1961. Вып. 33/34 (переведена на итальянский язык).
Пути из России в Византию в XIV-XV вв. // Византийские очерки: Сборник статей. М., 1961.
Россия и Византия в XIV-XV столетиях // Зборник радова Византилошког института. Београд, 1961. Књ. 7.
Отрывки славянских рукописей в Матенадаране // Вестник Матенадарана. Ереван, 1962. № 6.
Правда Русская. М., 1940. Т. 1. Тексты (один из подготовителей).
Новгородские грамоты на бересте. М., 1953 (один из подготовителей).
Закон судный людем: [Списки краткой редакции]. М., 1961 (редактор, автор вступительной статьи, один из подготовителей).
Закон судный людем пространной и сводной редакций. М., 1961 (редактор, автор вступительной статьи, один из подготовителей).
Мерило Праведное: По рукописи XIV в. / Издано под наблюдением и со вступительной статьей академика М.Н. Тихомирова. М., 1961.
Проблемы общественно-политической истории России и славянских стран: Сборник статей к 70-летию академика М.Н. Тихомирова. М., 1963.
Валк С.Н. Археографическая деятельность академика М.Н. Тихомирова // АЕ за 1962 г. М., 1963.
Королюк В.Д. Академик М.Н. Тихомиров как историк-славист // УЗИС. 1963. Т. 26.
Шунков В.И. К семидесятилетию академика М.Н. Тихомирова // ВИ. 1963. № 6.
Шунков В.И. Краткий очерк научной, педагогической и общественной деятельности [М.Н. Тихомирова] // Михаил Николаевич Тихомиров: [Библиография]. М., 1963.
Королюк В.Д., Рогов А.И. Михаил Николаевич Тихомиров // ССл. 1965. № 6.
Рыбаков Б.А. Михаил Николаевич Тихомиров // АЕ за 1965 г. М., 1966.
Шмидт С.О. Памяти учителя (Материалы к научной биографии М.Н. Тихомирова) // Там же.
Новое о прошлом нашей страны: Памяти академика М.Н. Тихомирова. Учителю — ученики. М., 1967.
Рогов А.И. Труды М.Н. Тихомирова по славяноведению // ССл. 1969. № 2.
Руколь Б.М. Переписка М.Н. Тихомирова с В.И. Пичетой (1941-1943 гг.) // АЕ за 1982 г. М., 1983
Чистякова Е.В. Михаил Николаевич Тихомиров (1893-1965). М., 1987.
Славяноведение в СССР. Биобиблиографический словарь. New York, 1993.
Шмидт С.О. Письма В. П. Адриановой-Перетц М. Н. Тихомирову // ТОДРЛ. 1993. Т. 48.
Мастера русской историографии: Михаил Николаевич Тихомиров (1893-1965) // Исторический архив. 2003. № 4.
Михаил Николаевич Тихомиров: [Библиография]. М., 1963.
Староверова И.П. Рукописное наследие академика М.Н. Тихомирова в Архиве Академии наук СССР: научное описание. М., 1974.
Тамм И.Е. Михаил Николаевич Тихомиров (1893-1965): Биобиблиографический указатель. М., 1996.