Michel Sénéchal naît à Paris le 11 février 1927. Enfant, il commence la musique par la chorale, dans sa ville de Taverny (Val-d’Oise) où il grandit et continuera de vivre. Ses études au Conservatoire de Paris sont couronnées en 1950 par un Premier Prix et il rejoint dans la foulée le Théâtre Royal de La Monnaie (à Bruxelles) pour trois ans. En 1952 il est le premier français à remporter le concours de chant de Genève et, repéré par Gabriel Dussurget il rejoint le Festival d’Aix-en-Provence, dans lequel il marque les esprits pendant plus de deux décennies. Il y tient de petits rôles (Pedrillo dans L’Enlèvement au sérail en 1954, Basilio dans Les Noces de Figaro en 1968), mais également des premiers rôles (Ferrando dans Cosi fan tutte en 1963, comme Ottavio dans Don Giovanni, Tamino dans La Flûte enchantée).

C'est ainsi à Aix-en-Provence qu'il devient célèbre, en 1956, avec sa performance dans le rôle-titre du Platée de Rameau (une version dirigée par Hans Rosbaud et enregistrée chez Pathé). Il marque tant ce rôle, par son aisance scénique et vocale (dans l'aigu du registre ténor) qu'il incarne ce personnage de grenouille à travers les scènes lyriques (Lyon, Nancy, Strasbourg, Versailles, et à l’Opéra Comique en 1977 dirigé par Michel Plasson et filmé).

Fort de ses succès dans le répertoire baroque français à Aix, il aborde le bel canto italien et notamment Rossini, avec Almaviva du Barbier de Séville et Le Comte Ory (dirigé par Désiré-Emile Inghelbrecht à Paris en 1959), un autre rôle qu'il reprend régulièrement (à Strasbourg en 1961, Salle Favart en 1968 puis 1976, à Genève en 1980). Il élargit alors son répertoire, avec George Brown de La Dame blanche de Boieldieu (au disque en 1966), des opus de Gounod (Faust, Vincent pour Mireille) et marque encore davantage les esprits avec les deux opus lyriques de Ravel : L'Heure espagnole en 1958 à Strasbourg (dans laquelle son Gonzalve lui vaut d'être invité au Festival de Glyndebourne), ainsi que L'enfant et les sortilèges en 1961 au disque (pour ses trois rôles de ténor : la Théière anglaise, le Bonhomme Arithmétique, et la Rainette qui est l'occasion de retrouver un personnage de grenouille après Platée). 

Élargissant toujours son répertoire, il tient des rôles "de caractère" comique, sombre ou spirituel tels que Spoletta face à Tosca (à l'Opéra de Paris en 1974 et 1984), Altoum dans Turandot (dans ce même lieu en 1981), Valzacchi avec Le Chevalier à la rose (au Théâtre des Champs-Élysées la même année), Triquet dans Eugène Onéguine (au Met en 1997), Guillot pour Manon (à Bastille la même année), ou encore l’Aumônier dans les Dialogues des carmélites (en 1983 et qui sera son dernier rôle à l’Opéra de Paris, en novembre 2004). Il brille aussi dans le répertoire d'opéra-comique et d’opérette pour les concerts de l’ORTF dès les années 1960 (enregistrant des œuvres d'Offenbach avec Michel Plasson : Orphée aux enfers, La Vie parisienne, La Périchole). Un répertoire qu'il continuera à défendre jusque dans les années 2000, au Théâtre du Châtelet avec Ménélas dans La Belle Hélène (avec Laurent Pelly et Marc Minkowski) et le Mari des Mamelles de Tirésias.

Ses succès lui ouvrent les portes à l'international, notamment à Salzbourg dans les années 1970. Pendant 13 ans, il incarne Basilio chaque année entre 1972 et 1976, puis en 1979, 1980, 1987 et 1988, ainsi que Le Dancaïre de Carmen en 1985 et 1986. Apprécié par le maestro Karajan, celui-ci lui offre l'honneur de participer à l'enregistrement de  La Bohème avec Pavarotti et Freni en 1973. Après ce double Alcindoro et Benoît, il est Goro avec les mêmes stars pour Madame Butterfly en 1974, puis Roderigo dans Otello de Verdi avec Vickers et Freni la même année.

De retour dans son pays en 1973, il participe à la légendaire production signée Giorgio Strehler des Noces de Figaro (et preuve de sa longévité, il sera également présent pour la reprise 21 années plus tard). En 1974, il participe à une nouvelle production d'un metteur en scène mémorable : il est l'un des quatre valets (Frantz) dans Les Contes d’Hoffmann mis en scène par Patrice Chéreau, et grâce à ce rôle, il fait ses débuts au Metropolitan Opera de New York en 1982 (il l'enregistrera également en 1989 avec Plácido Domingo, Edita Gruberová, Gabriel Bacquier et Seiji Ozawa).

Outre ces rôles du répertoire, Michel Sénéchal prend part à des créations mondiales : Frère Elie pour le Saint-François d’Assise de Messiaen à Paris en 1983, de Frère il est promu Pape Léon X dans Docteur Faustus de Konrad Boehmer toujours à Paris en 1985, la même année que sa création du rôle de  Fabien pour Montségur de Marcel Landowski à Toulouse en 1985.

Michel Sénéchal œuvre aussi pour la formation des interprètes. Il enseigne à l'École d'art lyrique de l'Opéra de Paris, il lance avec Gabriel Bacquier en 2008 un appel pour défendre les artistes français et crée avec Georges Prêtre l'association L'Art du chant français, avant de participer en 2014 à l'Académie internationale de musique française fondée par Michel Plasson. Il s'éteint le 1er avril 2018, à l’âge de 91 ans.