Р. 28.06.1893 в г. Остроленка (ныне Польша). Окончил в 1914 Варшавский ун-т и был оставлен при нем для подготовки к профессорскому званию. В 1912–1915 работал в Варшавском ун-те, в 1915–1922 преподавал в Донском политехническом ин-те. В 1922–1930 — директор Ташкентской обсерватории и профессор Среднеазиатского ун-та. В 1930–1960 работал в Ленинградском ун-те: в 1930–1935 заведовал кафедрой астрономии, с 1935 — кафедрой небесной механики; в 1933–1941 — декан математико-механического ф-та, в 1934–1939 — директор Обсерватории ун-та. В 1931–1934 возглавлял также теоретический сектор Пулковской обс. С 1942 работал в Астрономическом ин-те (с 1943 — Ин-т теоретической астрономии (ИТА) АН СССР). В 1943–1964 — директор ИТА. Чл.-корр. АН СССР (1946). У. 26.12.1966 в г.Ленинград. Похоронен на Пулковском мемориальном кладбище.
Основные научные работы относятся к небесной механике и теоретической астрономии. Основатель ленинградской школы небесных механиков.
Усовершенствовал метод решения уравнений Эйлера-Ламберта для нахождения элементов орбит и сделал его практически применимым. Модифицировал метод улучшения орбит по большому числу наблюдений. Исследовал задачу двух тел с переменными массами. Дал решение задачи нахождения вековых неравенств в виде рядов по степеням эксцентриситета возмущающей планеты. Ряд работ Субботина посвящен прикладной и вычислительной математике. Занимался также вопросами астрометрии. Развил идею привлечения наблюдений малых планет для определения ориентации системы координат звездных каталогов и предложил методы определения их систематических ошибок.
В 1920-х, будучи директором Ташкентской обсерватории, создал Китабскую международную широтную станцию — одну из пяти станций, расположенных по всему миру на одной и той же широте и оснащенных одинаковым оборудованием. Они образовывали, по современной терминологии, всемирный широтный телескоп. С началом космической эры по инициативе М.Ф.Субботина в ИТА был организован отдел прикладной небесной механики, сыгравший большую роль в исследовании проблем движения ИСЗ и космических аппаратов и в использовании их наблюдений для решения научных и прикладных задач.
Во все годы своей работы в Ленинградском ун-те М.Ф.Субботин читал студентам-астрономам курс небесной механики. Эти лекции легли в основу его трехтомного «Курса небесной механики» (тт. 1–3, 1933, 1937, 1949). В этом фундаментальном руководстве основные вопросы небесной механики были впервые столь подробно изложены на русском языке. В 1968 (посмертно) вышел его труд «Введение в теоретическую астрономию», представляющий собой переработку первых двух томов «Курса». Был научным консультантом по трем докторским диссертациям.
М.Ф.Субботин был также автором ряда глубоких исследований по истории астрономии.
Являлся главным редактором «Астрономического ежегодника СССР», «Трудов» и «Бюллетеня», издаваемых ИТА.
Занимался живописью, в которой достиг уровня художника-профессионала.
В честь М.Ф.Субботина названы кратер Subbotin на обратной стороне Луны диаметром 72 км и астероид № 1692 Subbotina.
