Mikael steg raskt i gradene og tjenestgjorde som guvernør i de trakiske byene Melnik og Sérres under kommando av sin far Andronikos. Høsten 1253 ble han av keiser Johannes III Vatatzes anklaget for konspirasjon mot tronen. Han ble nødt til å bevise sin uskyld ved jernbyrd, det vil si å bære glødende jern. Til dette svarte Mikael, ifølge historikeren Geneakoplos, med den sluhet som senere skulle prege hans keisertid, at hvis biskop Fokas, som tydeligvis støttet forslaget, kunne ta glødende jern fra alteret med sine egne hender og legge det i Mikaels, da ville sannheten komme fram.