Diplômé de la Faculté de médecine et de pharmacie de Bordeaux en 1944, il s'intéresse dès les tout débuts de sa carrière aux problèmes fonctionnels liés aux émetteurs de la parole et au récepteur auditif. C'est ainsi qu'il crée, en 1952, le Centre de phono-audiologie régional de l'Université de Bordeaux puis, en 1955, le Laboratoire d'audiologie expérimentale, voué à la recherche appliquée. C'est le début d'un cheminement scientifique édifiant, qui contribuera largement au développement de la phono-audiologie en Europe et le mènera à publier plus de 15 ouvrages et près de 500 articles dans des revues scientifiques. En 1954, le professeur Portmann fonde, en collaboration avec sa femme, le docteur Claudine Portmann, le Centre d'audition et du langage, consacré à la réhabilitation de centaines d'enfants handicapés auditifs.
«Entre mon grand-père et mon père, il m'était difficile d'échapper à cette destinée médicale; j'ai été conditionné dès le plus jeune âge», explique Michel Portmann dans une interview. il va, comme ses prédécesseurs, s'imposer avec une double casquette d'enseignant - agrégé en 1955, titulaire de la chaire créée par son aïeul en 1978, professeur honoraire de l'université Victor-Segalen, Bordeaux 2 - et de chercheur: spécialisé dans le traitement des troubles de la communication, il est à l'origine du Laboratoire d'audiologie expérimentale (Inserm) de Bordeaux.
Il devient, dès 1954, l'un des pionniers de la microchirurgie de l'oreille. Même après avoir arrêté sa carrière, Michel éprouve encore cette dextérité par la peinture, devenue sa principale passion.
Aujourd'hui il est président d'honneur de l'institut georges Portmann.