Narodil se 23. srpna 1925 v Praze na Vinohradech učiteli a řediteli obchodní akademie a úřednici v pokladně. Již v předškolním věku se nadchl pro benediktinský liturgický život v klášteře v Emauzích. Nastoupil na gymnázium v Londýnské ulici. V roce 1941 byl emauzský klášter zničen nacisty a Machovec tak ztratil zázemí pro svou víru a jeho zaujetí pro křesťanství začalo chladnout. Po skončení války nastoupil na Filozofickou fakultu Univerzity Karlovy, kde studoval filozofii a klasickou filozofii. Jeho velkým vzorem byl Masaryk, ale slabost měl i pro Aristotela.
V roce 1948 vstoupil do komunistické strany, protože věřil v lepší svět a jeho možnou realizaci. Ve stejném roce odpromoval a následně nastoupil na dva roky na vojnu. V roce 1950 začal vyučovat na Vysoké škole politických a hospodářských věd. O dva roky později se seznámil se svou studentkou Markétou Hajnou, s níž se i oženil. Poté přešel učit na Filozofickou fakultu Univerzity Karlovy (tedy na Filozoficko-historickou fakultu, protože filozofická fakulta byla tehdy rozdělena na dvě samostatné) a stal se zde docentem na katedře dějin filozofie.
Věnoval se studiím o Josefu Dobrovském nebo třeba Františku Palackém, o němž napsal knihu František Palacký a česká filozofie, díky níž se stal v roce 1958 kandidátem věd.
Kolem roku 1956 se začal v Milanu Machovcovi rodit pocit zklamání z komunistického hnutí, rozhodl se proto znovu přiklonit k víře a stal se víc zaujatým problémem náboženství. I tak však neodvrhoval marxismus, jen se na něj snažil podívat znovu a některé myšlenky řešil zcela nově. V roce 1957 vydal brožuru O smyslu lidského života, která zasahuje do jádra etiky – filozofie se zde střetává s teologií, což bylo v dané době až provokující.
Na konci padesátých let se seznámil s Egonem Bondym (vlastním jménem Zbyněk Fišer). Machovec umožnil Bondymu publikování prvních spisů, jako třeba Útěcha z ontologie, následně zase Bondy usnadnil Machovcovi působení mezi undergroundovou mládeží. Jejich vztah byl velmi přátelský a trvalý a u Machovců byl Bondy považován téměř za člena rodiny.
Machovcovy přednášky měly obrovský úspěch, a to nejen v Česku, ale později i v zahraničí. V lednu roku 1969 se vydal na pozvání metodistů do Ameriky, kde přednášel třeba v New Yorku, Chicagu, na Floridě, ve Washingtonu nebo v Montrealu.
Ve stejném roce udělil papež Pavel VI. Milanu Machovcovi uznání za dialog mezi křesťanstvím a ateismem. Na konci roku 1969 byl vybídnut, aby z univerzity sám odešel. To ale odmítl, a tak byl zbaven svého místa. Svým studentům tehdy řekl, že se vrátí, a to za dva měsíce nebo dvacet let. A měl pravdu.
Jeho kniha Ježíš pro moderního člověka se stala mezníkem v dialogu mezi křesťanstvím a ateismem, a tak byla rozmetána. Vyloučili ho z komunistické strany a skončil i ve všech vědeckých a kulturních institucích. Aby toho nebylo málo, na podzim 1969 se navíc také rozvádí.
Na jaře roku 1971 se nastěhoval do bytu v pražských Holešovicích. V Československu byl v této době sice zcela vyřazen z veřejného života, ale ve světě se stával známějším a známějším, a to díky německému vydání knihy Smysl lidského života a později zejména díky knize Ježíš pro moderního člověka.
Tato kniha vyšla ve dvaceti vydáních a ve dvanácti jazycích. Roku 1973 přijal práci varhaníka v římskokatolickém kostele u sv. Antonína v Holešovicích. Tím se dokonale propojila jeho celoživotní láska k hudbě s jeho vírou. Zájem Machovce se navíc rozšiřuje i o novou moderní problematiku, kterou se stala ekologie a strach z možného ekologického zániku civilizace. To se ukázalo i v jeho knize Filozofie tváří v tvář zániku.
Kolem roku 1975 začal soukromě přednášet mladým lidem, kteří z politických důvodů nemohli studovat. To trvalo až do revoluce v roce 1989. Roku 1977 jako jeden z prvních podepsal Chartu 77. O rok později zemřela jeho bývalá žena, o níž se v posledních letech jejího života staral. V roce 1987 mu byl udělen čestný doktorát evangelické teologické fakulty v Bernu.
Obával se však, že by mu byl znemožněn návrat, a tak předání proběhlo až následně na švýcarské ambasádě v Praze. Při demonstraci roku 1989 na Václavském náměstí vystoupil s projevem, v němž mluvil o Palachovi a jeho činu, ale i o nenásilné tradici Mahátmy Gándhího.
Začátkem roku 1990 byl tedy po dvaceti letech opět přijat na Filozofickou fakultu UK. Ve stejném roce vyšla také jeho kniha Ježíš pro moderního člověka i v češtině. Zabýval se Marxem, a především tím, zda nastala chyba v překroucení Marxova učení, nebo jestli to byl už samotný Marx, kdo se dopustil těchto osudných omylů.
Roku 1994 byla Milanu Machovcovi udělena medaile J. A. Komenského a v roce 2000 mu Václav Havel předal Řád T. G. Masaryka. Dne 15. ledna 2003 ve věku 77 let Milan Machovec zemřel. V srpnu 2005 byla na dům v pražských Holešovicích umístěna pamětní deska.
„P. S. P. S.: U Průhonu 4 od 17 hodin, tedy – pes bydlí U průhonu.“ Takto Milan Machovec uzavíral své přednášky. Ve svém bytě tak každé pondělí, středu, pátek a sobotu přijímal návštěvy, konal zkoušky, konzultoval nebo „jen“ poskytoval útěchu. Jeho žáci a studenti navazují na jeho učení v soukromých životech i ve svých oborech dodnes.
