Принимал участие в Каунасской, Гумбинненской, Восточно-Прусской, Инстербургско-Кёнигсбергской, Кёнигсбергской, Земландской операциях. К концу войны гвардии лейтенант Михаил Васильев командовал звеном 75-го гвардейского штурмового авиаполка 1-й гвардейской штурмовой авиадивизии 1-й воздушной армии 3-го Белорусского фронта. К тому времени он совершил 100 успешных боевых вылетов на «Ил-2» на штурмовку и бомбардировку живой силы и боевой техники противника, 52 ночных боевых вылета на «По-2», 18 ночных боевых вылетов на «Ли-2» по сброске десанта и боеприпасов. В ходе произведённых штурмовок Васильев лично уничтожил и повредил 14 танков, 16 автомашин, 4 БТР, 24 артиллерийских орудия и ряд другой боевой техники, а также уничтожил около 150 вражеских солдат и офицеров.