Отец Восленского, Сергей Иванович, был экономистом (в 1917 году – эсер, председатель Совета и Городской Думы в Туле) ; мать, Вера Семёновна, — преподавателем математики, а её сестра Ю. С. Крушкол впоследствии стала известным историком-антиковедом. Семья переехала в Москву в 1925 году.
В детстве был знаком с Львом Дейчем, с которым поддерживала связи семья.
В 1939 году М. Восленский окончил среднюю школу и поступил на исторический факультет МГУ. После окончания МГУ год работал в Коломенском учительском институте. Затем вернулся в Москву и в 1945 году поступил в аспирантуру.
В 1946 году работал переводчиком на Нюрнбергском процессе, затем в Союзническом контрольном совете по Германии (в Берлине).
В 1947 году вернулся в Москву.
В 1950 году защитил кандидатскую диссертацию.
В 1953—1955 годах работал во Всемирном Совете мира, 1955—1972 — старший научный сотрудник в Академии наук и учёный секретарь Комиссии по разоружению.
В ноябре 1955 года поступил на работу в сектор общих проблем империализма Института экономики АН СССР, откуда в августе 1956 года перешёл в ИМЭМО — сначала в сектор международных отношений, а потом возглавил группу в Отделе информации.
В 1965 году защитил докторскую диссертацию по теме «Проблемы современной „восточной“ политики германского империализма» .
В 1966—1967 гг. — профессор, заведующий кафедрой всеобщей истории Университета дружбы народов им. П. Лумумбы.Всё это время Восленский часто выезжал в загранкомандировки по линии АН СССР, Советского комитета защиты мира и Пагуошского комитета.
В апреле 1970 года Восленский перешёл на работу в Институт всеобщей истории АН СССР.
В 1972 году, находясь в частной поездке в ФРГ (по приглашению президента Хайнемана), стал невозвращенцем.
В 1976 году был лишён советского гражданства, а в августе 1990 года восстановлен в нём. Руководил Исследовательским институтом по изучению советской современности (Бонн, Германия).Автор известной книги «Номенклатура» (1970, СССР, самиздат; 1980, Австрия; 1984, США), основанной на идеях Милована Джиласа, изложенных в книге «Новый класс» .
В книге анализируется советский правящий класс, издана на многих языках (более 10).