Михаил Иванович Филоненко родился 10 октября 1917 года в г. Беловодске Луганской области.
В 1931—1934 гг. работал шахтером.
В 1934—1938 гг. курсант авиационного училища в г. Тушино Московской области.
В 1938—1941 гг. — технический приемщик завода № 22 в г. Москве.
В органах госбезопасности Филоненко М.И. с 1941 года.
Во время войны служил в 4—м управлении НКВД. В 1941—1942 годах Филоненко возглавлял разведывательно—диверсионный отряд "Москва", совершавший рейды по Подмосковью. В дальнейшем — комиссар партизанского отряда "Олимп", действовавшего на оккупированной территории Украины.
В октябре 1947 года зачислен в особый резерв и начал подготовку к работе в особых условиях. За рекордно короткий срок изучил в полном объеме чешский язык. При этом он уже владел английским и португальским языками.
1948—1954 гг. выезжал в ЧССР и Манчжурию (КНР), где, как отмечено в служебной характеристике, "проявил настойчивость и находчивость в решении поставленных перед ним задач". В поездках вместе с ним была жена Анна Федоровна Филоненко—Камаева.
В начале 1954 года вместе с семьей под видом бизнесмена выехал для нелегальной работы в Бразилию. Совместно с женой М.И. Филоненко вел активную поисково—вербовочную работу, руководил деятельностью нелегальной агентурной сети, регулярно направлял в Центр информацию по наиболее актуальным темам.
Разведчик мужественно переносил все выпавшие на его долю испытания и в этом его постоянно поддерживала жена. Однако ранения, полученные в годы войны, и постоянно переживаемый стресс привели к развитию тяжелого сердечно—сосудистого заболевания. В этой связи, в июле 1960 года командировку пришлось прервать и разведчик с семьей вернулся на Родину.
После командировки М.И. Филоненко был назначен на должность заместителя начальника отдела в Управлении нелегальной разведки.
Награжден Орденом Ленина, тремя Орденами "Красного Знамени", медалями "За Оборону Москвы", "Партизану Отечественной войны" I степени, "За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941—1945 гг.", "За боевые заслуги", "За безупречную службу" II степени, "40 лет Вооруженных сил СССР".
В 1963 году в звании полковника вышел в отставку.
Скончался в 1982 году.