Michael Hanemann wurde am 8. April 1945 in Überlingen geboren. Sein Großvater war der renommierte Theater- und Stummfilmschauspieler Albert Steinrück. Hanenamm absolvierte von 1967 bis 1970 eine Ausbildung an der Westfälischen Schauspielschule Bochum (heute: Schauspielschule Bochum) und gab sein Bühnendebüt 1972 in dem Stück "Evol" am Theater Oberhausen. Im Jahr darauf spielte er seine erste kleinere Fernsehrolle in Klaus Emmerichs "Florian". 

Von 1974 bis 1978 war Hanemann am Theater Bremen engagiert, von 1980 bis 1991 stand er hauptsächlich am Schauspiel Frankfurt auf der Bühne, hatte aber auch Engagements am Staatstheater Wiesbaden (1984-1986) sowie anderen Bühnen. 

Daneben wirkte er immer wieder auch in TV-Produktionen mit. Claus Peter Witt besetzte ihn 1977 in seiner vierteiligen Dostojewski-Verfilmung "Die Dämonen" in der tragenden Rolle des Schatow; in "Ami go Home oder Der Fragebogen von Ernst von Salomon" (1985) spielte er an der Seite von Heinz Hoenig einen amerikanischen Offizier.

Ab Anfang der neunziger Jahre wirkte Hanemann regelmäßig in Kino- und (vor allem) Fernsehproduktionen mit, meist in größeren und kleineren Nebenrollen. Zu seinen seinen zahlreichen Auftritten der Neunzigerjahre gehören ein Staatsanwalt in Doris Dörries "Happy Birthday, Türke" (1992), ein Mitglied des Ermittlerteams in der Krimiserie "Einsatz für Lohbeck" (1994-95), ein Psychologe in der Ludwigshafener "Tatort"-Folge "Engelchen flieg"(1998) und der gütige Lehrer Dr. Bremser in "Pünktchen und Anton"(1999). Parallel zu seiner Arbeit vor der Kamera hatte Hanemann von 1996 bis 2000 ein Engagement am Schauspielhaus Zürich. 

Im weiteren Verlauf seiner Karriere konzentrierte Hanemann sich zunehmen auf Film und Fernsehen. Er gehörte zum Ensemble von Tom Tykwers "Der Krieger und die Kaiserin" (2000) und Joseph Vilsmaiers "Leo und Claire" (2001), gab in Marco Petrys "Schule" einen grantigen Hausmeister, in Lars Büchels "Erbsen auf halb 6" (2004) einen Pfarrer und in Anno Sauls "Wo ist Fred?" (2006) Till Schweigers Schwiegervater in spe. Eine zentrale spielte er in Till Endemanns "Kometen" (2005) als passionierter Hobby-Astronom.

Beim Fernsehen übernahm Hanemann zahllose, oft größere Rollen in Serien wie "Tatort", "Pfarrer Braun", "Inga Lindström" und "Lutter". und Fernsehspielen, zum Beispiel als Feldmarschall in "Die Stunde der Offiziere" (2004), als Caspar Schiller in der Filmbiografie "Schiller" (2005) und als bester Freund von Götz Georges Hauptfigur in "Meine fremde Tochter" (2008).

In der komödiantischen Serie "Allein unter Bauern" hatte Hanemann eine feste Hauptrolle als Ehemann einer Dorfärztin; die sechsteilige Fernsehspiel-Reihe "Der Schwarzwaldhof" (2007-2010) zeigte ihn als Schwiegervater einer Hotelerbin. Seine dauerhafteste und populärste Serienrolle hatte Hanemann allerdings in "Mord Aussicht", wo er von 2008 bis 2023 eine Hauptrolle als (später dann pensionierter) Polizist spielte. 

Im Kino sah man Hanemann ab den 2010er-Jahren nur noch sehr vereinzelt, so etwa an der Seite von Elmar Wepper in einer kleinen Rolle von "Grüner wird's nicht, sagte der Gärtner und flog davon" (2018) und als Universitätsprofessor in Dominik Grafs "Fabian oder Der Gang vor die Hunde" (2021). Eine Hauptrolle spielte er in "Der Kuss des Grashüpfers", als schwerkranker Vater eines Autors, dessen Leben in einen surrealen Strudel gerät. Der Film wurde im Forum der Berlinale 2025 uraufgeführt und startete im August desselben Jahres in den deutschen Kinos.

Michael Hanemann, dessen Filmografie weit über 100 Titel umfasst, lebt in Berlin.