Михаил Фёдорович Лукин родился 6 (18) ноября 1892 года в деревне Полухино, ныне Зубцовского района Тверской области в крестьянской семье. В русской армии с 1913 года. Участник Первой мировой войны. В 1916 году окончил школу прапорщиков, затем командовал ротой 4-го гренадёрского Несвижского полка имени Барклая де Толли в звании поручика.

В 1917 году в Красной Гвардии, с 1918 года в Красной Армии. В 1918 году окончил курсы разведчиков при Полевом штабе РККА. Вступил в ряды ВКП(б) в 1919 году. Во время Гражданской войны Михаил Лукин — помощник начальника штаба дивизии, командир полка и бригады, начальник штаба дивизии. За отличия в боях награждён двумя орденами Красного Знамени.

В 1926 году окончил курсы усовершенствования начальствующего состава при Военной академии имени М. В. Фрунзе.

С 1929 года по 1935 год М. Ф. Лукин командир Харьковской ордена Ленина стрелковой дивизии. 21 ноября 1935 года присвоено звание комдива.

В 1935—1937 годах — военный комендант Москвы. С декабря 1937 года заместитель начальника, затем начальник штаба, а с декабря 1939 года — заместитель командующего войсками Сибирского военного округа.

Весной 1941 года возглавил формирование 16-й армии. В мае 1941 года вместе с армией был переброшен на Украину в район города Шепетовка. В начале Великой Отечественной войны, после разгрома Западного фронта, 16-я армия была переброшена под Смоленск, а сам Лукин М. Ф., находясь в районе Шепетовки, ещё некоторое время командовал группой войск, которая в сводках называлась «оперативная группа Лукина».

В ходе Смоленского сражения исключительно мужественно и умело руководит войсками, окружёнными в районе Смоленска, чем отвлекает значительные силы немецких войск от наступления на Москву.

С августа по сентябрь 1941 года — командующий 20-й армией.

В начальный период битвы за Москву Михаил Фёдорович командует 19-й армией. В результате проведения немецким командованием операции «Тайфун» под Вязьмой были окружены соединения 19-й, 20-й, 24-й и 32-й армий. Решением Ставки командование окружёнными частями севернее Вязьмы возложено на генерал-лейтенанта Лукина.

При выходе из окружения 14 октября 1941 года командарм М. Ф. Лукин был тяжело ранен и без сознания попал в плен. В плену ему ампутировали ногу. В мае 1945 года был освобождён из плена.

После возвращения в СССР до декабря 1945 года проходил проверку в органах НКВД, по результатам которой был восстановлен в рядах РККА. С 1946 года — в запасе.

Скончался 25 мая 1970 года. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище.

В 1988 году исполком Смоленского городского Совета народных депутатов присвоил генерал-лейтенанту Лукину звание «Почётный гражданин города-героя Смоленска» (посмертно).

Указом Президента Российской Федерации от 1 октября 1993 года № 1553 «за мужество и героизм, проявленные в борьбе с немецко-фашистскими захватчиками в Великой Отечественной войне 1941—1945 годов», генерал-лейтенанту Лукину присвоено звание Героя Российской Федерации (посмертно).

Был награжден:

За Первую мировую войну

орден Святого Владимира 4-й степени