С 1942 года — на фронтах Великой Отечественной войны, командир 36-й механизированной бригады Воронежского фронта. С 25 декабря 1942 года по 12 февраля 1943 года командовал 9-й гвардейской механизированной бригадой. Принимал участие в боях на Сталинградском, Южном и Воронежском фронтах. К июню 1944 года гвардии полковник Михаил Родионов командовал 7-й гвардейской механизированной бригадой 3-го гвардейского механизированного корпуса 3-го Белорусского фронта. Отличился во время Витебско-Оршанской операции.