Michel Payen a étudié au Conservatoire national supérieur d'art dramatique de Paris où il a obtenu son diplôme en 1980. Sa carrière cinématographique a commencé l'année suivante avec des rôles dans des productions telles que "La Femme du boulanger" (1982) et "Le Père Noël est une ordure" (1984).
En 1986, Michel Payen a joué le rôle principal dans le film "Boulevard des enfants perdus" qui a été nommé pour plusieurs prix cinématographiques français. Il a continué à apparaître dans de nombreuses productions cinématographiques franco-suisses telles que "L'Amour en héritage" (1987), "Le Boucher" (1990) et "Le Pari" (1995).
En 2003, Michel Payen a réalisé son premier long-métrage "La Cigale" qui a été nommé pour le Prix Gérard du Nord au Festival international du film d'Amiens. Il a également réalisé des épisodes de la série télévisée française "Femmes de loi" et du feuilleton télévisé suisse "Der Bestatter".
Michel Payen est également connu pour son activité dans le théâtre, où il a joué des rôles principaux dans des pièces telles que "Hamlet", "Le Misanthrope" et "L'Aigle à deux têtes". En 2016, il a réalisé une adaptation de la pièce de théâtre "La Ronde" d'Arthur Schnitzler au théâtre des Bouffes-du-Nord à Paris.
En plus de son activité professionnelle, Michel Payen est également engagé en faveur des droits LGBT et a travaillé avec l'association Arcadie pour la promotion des droits des personnes lesbiennes, gays, bisexuelles et transgenres.
En 2019, Michel Payen a été intronisé au Panthéon suisse de la culture, où il a rejoint d'autres figures éminentes telles que le peintre Ferdinand Hodler, le compositeur Frank Martin et l'écrivain Max Frisch.