Lors de son parcours de foot junior, il passe par de nombreux clubs bruxellois (RFC Evere, RUSA Schaerbeek, FC Brussels, RSC Anderlecht) et finit au Standard de Liège (2008-2011), où il entame son parcours pro senior (2011-2014). Il évolue ensuite à l'OM (Olympique de Marseille), à Chelsea, à Borussia Dortmund, à Valence, à Crystal Palace et à Besiktas JK. Depuis 2022, il joue pour Fenerbahce SK.
Il a la double nationalité belge et congolaise, mais évolue sportivement pour la Belgique. En effet, en 2015, l'entraîneur de l'équipe de la République Démocratique du Congo lui propose d'intégrer la sélection, mais Michy Batshuayi refuse, confirmant qu'il souhaite jouer avec l'équipe belge.
Présélectionné par l'entraîneur belge Marc Wilmots pour la Coupe du Monde 2014, il ne fait pas partie de la sélection finale et ne joue pour la première fois au sein des Diables Rouges que lors des éliminatoires de l'Euro 2016. Il jouera lors de cette compétition contre la Hongrie, en huitième de finale - match au cours duquel il marque un but. Deux ans plus tard, Michy est à nouveau sélectionné, par Roberto Martinez, pour disputer la Coupe du Monde en Russie (compétition de laquelle la Belgique sortira 3è), puis pour l'Euro 2020. Enfin, en novembre 2022, il est sélectionné pour la Coupe du Monde 2022 au Qatar.
