Michel Détroyat quitte l’armée en juin 1927 et entre chez Morane-Saulnier comme second pilote et instructeur. Il devient pilote d’essai après l’accident tragique de son prédécesseur, Alfred Fronval, le 28 juin 1928.
Dès lors, Michel Détroyat participe à de très nombreux concours et exhibitions de «haute école aérienne» ainsi qu’à de nombreux raids. Il se classe également souvent à la première place des concours de précision d'atterrissage.
Il remporte la fameuse Coupe Michelin en 1929 et 1930.
De passage à Marseille en mai 1930, il confie sa carrière à la protection de Notre-Dame de La Garde (Ex-voto n°698 mai 1930 visible à la basilique).
Malgré deux graves accidents (à Vaneasa en Roumanie en 1930, puis le 26 octobre 1931 de retour d’un meeting à Tours), il poursuit sa carrière et est nommé Chevalier de la Légion d’Honneur le 29 octobre 1931 sur son lit d’hôpital.
Il affronte à plusieurs reprises Marcel Doret et Jérôme Cavalli, les autres as français de la voltige aérienne, Gerhard Fieseler et Ernst Udet, les as allemands, ainsi que les pilotes italiens (Colombo), tchèques (Novak et Ambruz), américains (Milo Burcham (en)), hollandais, portugais, anglais, belges…
En 1933, Michel Détroyat est moniteur d’acrobaties d’Hélène Boucher.
Le 8 janvier 1934, Michel Détroyat épouse Fanny Barrois à Wavrin dans le Nord. De ce mariage naîtront quatre enfants.
Cette même année, il devient chef pilote de l’association Morane - Bréguet - Wibault et occupe également les fonctions de Conseiller Technique de la Roumanie.
Le 28 février 1936, Michel Détroyat est promu Officier de la Légion d'honneur.
En septembre 1936, il est invité à participer au National Air Races (en)(Los Angeles). Il gagne sur Caudron C.460 à moteur Renault.
Le 6 septembre 1936, il remporte le Greve Trophy à 397,432 km/h de moyenne.
Le 7 septembre 1936, il remporte le très prisé trophée Thompson (en) à la vitesse de 425,194 km/h, 52 km/h plus vite que le précédant record.
Depuis ce jour, il demeure le seul pilote non américain à avoir remporté les US National Air Races, véritable institution aux États-Unis.
En 1946, il s'installe en Argentine où il devient conseiller technique de différentes firmes. Il travaille pendant un temps pour le milliardaire Jorge de Atucha et s’occupe de sa flotte aérienne.
En 1951, il revient en France, reprend ses entraînements et participe à des meetings jusqu’en 1954, époque où il pilote des avions de ligne en Indochine. Il participe notamment au pont aérien Hanoï-Saïgon. Il est ensuite nommé pilote instructeur à la Direction générale de l’aviation du Vietnam (1955).
Il revient en France en juillet 1955 et pilote des avions à réaction (SIPA S.200, Morane-Saulnier MS.760 Paris et Fouga Magister 170 R).
Le 7 mai 1956, il réussit l’exploit de poser son Piper sur une plate-forme cimentée de seulement 50 m de longueur.
Le 9 septembre, Michel Détroyat est transporté en urgence à l'hôpital pour une intervention importante. Il est opéré le 2 octobre. Dans la matinée du 5 octobre, il est terrassé par une embolie cérébrale.
Michel Détroyat comptait 8 200 heures de vol sur plus de 300 types d'avions.
Il est inhumé au cimetière de Saint-Pierre d’Irube (Pyrénées-Atlantiques).