Prima di intraprendere la carriera di attore ha studiato in diversi [[college]] americani come la [[Università di Boston|Boston University]] e la [[Menlo University]] senza conseguire la [[laurea]]. Ha cinque sorelle e un fratello. Nel [[1995]] ha sposato [[Amelia Heinle]] (conosciuta sul set della soap ''[[Quando si ama]]'' e interprete di Victoria Newman in ''[[Febbre d'amore]]'') dalla quale, due anni dopo, si è separato. Dalla Heinle ha avuto un figlio nel [[1996]], August.
Incomincia a recitare nel [[1991]] con una piccola parte ne ''[[I Robinson]]'' (''The Cosby Show''). Da segnalare due fugaci apparizioni nelle note serie ''[[Ally McBeal]]'' e ''[[Streghe (serie televisiva 1998)|Streghe]]'' (prima serie, episodio 18) e soprattutto l'esordio nel [[2000]] in ''[[Dark Angel (serie televisiva)|Dark Angel]]'' come co-protagonista. Qui conosce la giovane attrice [[Jessica Alba]] con la quale incomincerà una storia sentimentale che durerà due anni. Nel [[2001]] ottiene un ruolo nel film ''[[Venus and Mars (film)|Venus and Mars]]''.
A partire dal [[2003]] riscuote un buon successo interpretando l'agente speciale [[Anthony DiNozzo]] nella serie tv ''[[NCIS - Unità anticrimine]]'', [[spin-off (mass media)|spin-off]] di ''[[JAG - Avvocati in divisa]]'', ruolo che lascerà al termine della [[Episodi di NCIS - Unità anticrimine (tredicesima stagione)|tredicesima stagione]].<ref>{{cita news|autore=Justin Wm. Moyer|url=https://www.washingtonpost.com/news/morning-mix/wp/2016/01/06/michael-weatherly-a-k-a-dinozzo-leaves-ncis-seniors-weep-snobs-shrug/|titolo=Michael Weatherly (a.k.a. DiNozzo) leaves ‘NCIS’: Seniors weep, snobs shrug|pubblicazione=washingtonpost.com|data=6 gennaio 2015|accesso=7 gennaio 2015|lingua=en|formato=}}</ref> Weatherly ha anche contribuito in due canzoni della [[colonna sonora]] di NCIS, ''Bitter and Blue'' e ''Under the Sun.''<ref>{{Cita news|lingua=en|nome=Music|cognome=Times|url=https://www.musictimes.com/articles/1858/20131016/ncis-stars-michael-weatherly-pauley-perrette-discuss-original-songs-television.htm|titolo=NCIS Stars Michael Weatherly and Pauley Perrette Discuss Original Songs for Television Show's Soundtrack [LISTEN]|pubblicazione=Music Times|data=2013-10-16|accesso=2018-12-04}}</ref> Relativamente alIn campo musicale, nel [[1990]] ha anche scritto e recitato nel [[videoclip]] della canzone ''Sukiyaki'' della [[Pop band|band pop]] [[A Taste of Honey (gruppo musicale)|A Taste Of Honey]], nella versione per il [[karaoke]].<ref>{{Cita news|lingua=it-it|url=https://www.flickr.com/photos/guamwatt/sets/72157632673721349/|titolo=Michael Weatherly|pubblicazione=Flickr|accesso=2018-12-04}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|titolo=A Taste of Honey: Sukiyaki (Karaoke)|accesso=2018-12-04|url=https://www.imdb.com/title/tt2593108/}}</ref>
ANel settembre [[2016]] ha esordito con la nuova [[serie TV]] [[Bull (serie televisiva 2016)|Bull]], interpretando il dottor Jason Bull.
Nel settembre [[2009]] Weatherly ha sposato la dottoressa Bojana Jankovic (medico internista), originaria della [[Serbia]], che da anni viveva in [[Canada]]. La coppia ha tre figli, Olivia, Liam Milan, e Rita.
