După decesul regelui Ferdinand (12/24 august 1865-20 iulie 1927), bunicul său, în condiţiile în care prinţul Carol, moştenitor al tronului, renunţase oficial la succesiune, Mihai I a devenit rege al României, la numai şase ani.

Din cauza vârstei, prerogativele demnităţii regale au fost asumate, în 1927, de o Regenţă (1927-1930), în componenţa căreia intrau unchiul regelui, principele Nicolae, patriarhul Miron Cristea şi Gheorghe Buzdugan, preşedintele Curţii de Casaţie şi Justiţie. Mihai I a studiat sub îndrumarea celor mai iluştri profesori.

La 25 octombrie 1937 a primit gradul de sublocotenent în cadrul Batalionului I vânători de munte, iar la 14 septembrie 1940 a fost avansat la gradul de general de divizie. În 1941, cu prilejul aniversării zilei de 10 mai, a devenit mareşal al armatei române. În 1943 a obţinut brevetul de pilot de avioane.

Contrar angajamentului de a nu mai avea nicio pretenţie asupra tronului, Carol al II-lea a revenit în ţară, în 1930, proclamându-se rege. În această situaţie, lui Mihai i s-a conferit, la 8 iunie 1930, titlul de Mare Voievod de Alba Iulia.

După o domnie controversată, Carol al II-lea a fost obligat să abdice, la 5 septembrie 1940, fapt care a determinat revenirea la tron a regelui Mihai I. Generalul Ion Antonescu şi-a asumat atribuţiile de decizie în stat.

Începând cu 1943, în jurul regelui, s-a coagulat o opoziţie antiantonesciană, pe fondul schimbărilor de pe fronturile celui de-Al Doilea Război Mondial.

În urma încheierii celui de-Al Doilea Război Mondial, monarhul român a fost decorat cu ordinul Pobeda (Victoria), cea mai înaltă distincţie militară sovietică şi una dintre cele mai rare din lume „pentru actul curajos al cotiturii hotărâte a politicii României spre ruptura cu Germania hitleristă şi alierea cu Naţiunile Unite”. Ordinul Pobeda a fost acordat doar de 20 de ori, mai multor lideri sovietici, dar şi la cinci lideri străini, între care şi regele Mihai I.
După 1944, treptat, atribuţiile regelui au fost reduse până când au devenit simbolice, ca urmare a strategiei puterii politice de la Moscova. În 1947, în condiţiile ocupaţiei militare sovietice şi a eliminării de pe scena politică românească a partidelor politice tradiţionale, PNŢ şi PNL, monarhia a devenit ultimul obstacol în calea subordonării ţării intereselor dictate de Moscova.

La 30 decembrie 1947, politicienii comunişti l-au forţat pe regele Mihai I să abdice şi să părăsească ţara, în ianuarie 1948, împreună cu familia. La scurt timp, acesta a făcut declaraţii privind abdicarea sa forţată. Reacţia conducerii comuniste nu a întârziat să apară, în urma deciziei Consiliului de Miniştri din 22 mai 1948, familiei regale i s-a retras cetăţenia română şi i s-au confiscat bunurile membrilor săi.

Mihai I s-a căsătorit la 10 iunie 1948, la Atena, cu Ana de Bourbon Parma, din familia regală a Danemarcei. Alteţele lor regale au cinci fiice: Margareta (n. 1949), Elena (n. 1950), Irina (n. 1953), Sofia (n. 1957) şi Maria (n. 1964).
Familia Regală a locuit, până la sfârşitul anului 1948, la vila Sparta din Florenţa, locuinţa reginei mamă Elena. Din 1949, regele Mihai I şi regina Ana s-au mutat la Lausanne şi apoi, în Marea Britanie, unde au locuit până în 1956, când s-au stabilit în Elveţia la Versoix, lângă Geneva. A supervizat activitatea Comitetului Naţional Român, gândit ca un guvern al României în exil. A păstrat legătura cu refugiaţii români din străinătate şi s-a adresat ţării prin mesajele de Anul Nou, transmise de la postul de radio Europa Liberă.

În aprilie 1992, fostul suveran, împreună cu familia sa, au sărbătorit, pentru prima oară după 44 de ani, zilele de Paşte la Mânăstirea Putna şi au vizitat Bucureştiul, în cadrul unei vizite cu caracter privat.

Totodată, de marile sărbători creştine şi în funcţie de angajamentele lor publice, Majestăţile Lor au participat la diverse manifestări organizate fie la Castelul de la Săvârşin, fie la Palatul Elisabeta din Bucureşti.

La 21 februarie 1997, prin Hotărârea de Guvern nr. 29, s-a revocat Decizia Consiliului de Miniştri din 22 mai 1948, Mihai I devenind cetăţean român.

În cadrul unei ceremonii private, la 30 decembrie 2007, regele Mihai I a semnat noul Statut Dinastic al Familiei Regale a României, prin care a desemnat-o pe principesa Margareta drept succesoare dinastică şi moştenitor la Şefia Casei Regale a României.

Mihai I este membru de onoare al Academiei Române (19 decembrie 2007) şi i-au fost acordate de-a lungul timpului titlul de Doctor Honoris Causa al Universităţii de Vest din Timişoara şi de Cetăţean de Onoare al municipiului Timişoara (21 mai 2009), titlul de Doctor Honoris Causa al Universităţii de Ştiinţe Agricole şi Medicină Veterinară (USAMV) din Cluj-Napoca (7 octombrie 2009), medalia „Dr. Alexandru Şafran”, din partea Federaţiei Comunităţilor Evreieşti din România (13 octombrie 2010), distincţia „The Freedom of the City of London” din partea Guild of Freemen of the City of London pentru că a scurtat „cu cel puţin şase luni” cel de-Al Doilea Război Mondial salvând mii de vieţi (10 mai 2011), titlul de cetăţean de onoare al oraşului ceh Kromeriz acordat în semn de recunoştinţă pentru rolul pe care l-a jucat în cel de-Al Doilea Război Mondial, în eliberarea de sub ocupaţia nazistă a mai multor oraşe (23 octombrie 2011).

La 2 martie 2016, Consiliul Regal a transmis faptul că regele Mihai se retrage din viaţa publică, după ce a fost diagnosticat cu leucemie şi cancer, fiind supus unei intervenţii chirurgicale. Casa Regală va fi reprezentată în toate acţiunile publice de către fiica sa Margareta, Custodele Coroanei. „Consiliul Regal a luat notă de starea de sănătate a Majestăţii Sale, care a fost supus recent unei operaţii chirurgicale. Diagnosticele puse de echipa medicală sunt: „carcinom epidermoid metastazant şi leucemie cronică”. Majestatea Sa urmează un tratament complex şi solicitant, care îl împiedică să apară în public, şi va petrece, de aici înainte, o perioadă de refacere”, a anunţat, din Elveţia, Andrew Popper, şeful Casei Majestăţii Sale.

Regina Ana, soţia regelui Mihai a murit la 1 august 2016, în Elveţia. Înmormântarea a avut loc, la 13 august, la Curtea de Argeş, în noua Catedrală Arhiepiscopală şi Regală.