Diplômé de la Chicago's Goodman School of Drama, Michael Rooker explose dès son premier rôle au cinéma, celui d'Henry, portrait d'un serial killer de John McNaughton dans lequel le comédien incarne un terrifiant psychopathe. Tourné en 1986, le film doit cependant attendre le mois de septembre 1990 avant de sortir aux Etats-Unis, sa violence ayant rebuté plus d'un distributeur. Entre temps, Michael Rooker s'octroie un second rôle dans Mississippi burning (1988), puis apparaît dans Mélodie pour un meurtre et Jours de tonnerre, tous deux réalisés en 1990.

Les seconds rôles se succèdent pour cette gueule du cinéma américain. De JFK en 1991 à Reactions en chaine en 1996, les personnages mauvais ou tourmentés se suivent avec La Part des ténébres de George A. Romero, Cliffhanger de Renny Harlin, on encore Tombstone de George Pan Cosmatos.

Habitué des séries B et des seconds rôles musclés, Michael Rooker fait jouer ses biceps dans Un tueur pour cible en 1998, accompagne Arnold Schwarzenegger A l'aube du 6ème jour en 2000, puis apparaît avec Jean-Claude Van Damme dans Replicant (2001). En 2002, Michael Rooker tourne sous la direction de Walter Hill dans Un seul deviendra invincible.

L'acteur peine à faire décoller sa carrière, enchaînant des rôles dans des réalisations à la gâchette facile comme Jumper (2008) et The Marine 2 (2009), et des films d'horreur de seconde zone tels que Whisper (2011) ou Horribilis (2005) du réalisateur James Gunn qu'il retrouve en 2010 pour son deuxième long-métrage Super.

C'est dans The Walking Dead, la sanguinolente série de Frank Darabont, qu'il exploite le mieux son talent. Présent dans les trois premières saisons (surtout la troisième), il campe Merle Dixon, une brute épaisse misogyne à qui il manque une main et qui est prêt à tout pour retrouver son frère Daryl (Norman Reedus).

En 2014, le comédien rempile chez James Gunn qui prend de la hauteur en réalisant le film super-héros Les Gardiens de la Galaxie. Alors qu'il souhaitait le rôle de Rocket Racoon, Michael Rooker est finalement casté pour celui de Yondu Udonta, un pirate de l'espace à la peau bleue, et membre fondateur des gardiens de la galaxie.