Из крестьян. Родился в селе Гуляйполе Екатеринославской губернии. Окончил двухклассное начальное училище. С 1895 г. батрачил, с 1903 г. работал на чугунолитейном заводе М. Кернера в Гуляйполе. В 1906 г. вступил в группу «вольных хлеборобов» – анархистов-коммунистов. Участвовал в ряде ограблений купцов и нападений на полицейских, получил кличку Махно. Несколько раз арестовывался, в 1910 г. приговорен к смертной казни через повешение, замененной бессрочной каторгой. Отбывал ее в Бутырской тюрьме, где его идейным учителем и другом стал рабочий-анархист Пётр Аршинов.

После Февральской революции 1917 г. вернулся в Гуляйполе, где избран товарищем (заместителем) председателя Гуляйпольского волостного исполкома. Принимал активное участие в политической и общественной жизни села. В июне ввел рабочий контроль на предприятиях, в августе создал «Черную гвардию» (вооруженный отряд), в сентябре передал землю в уезде крестьянам. 29 августа 1917 г. возглавил «Комитет спасения революции», образованный в Гуляйполе в связи с выступлением генерала Л. Г. Корнилова.

В январе 1918 г. возглавил Революционный комитет, созданный из представителей анархистов, левых эсеров и украинских социалистов-революционеров. В мае 1918 г. в Москве встречался и беседовал  с П.  А.  Кропоткиным, В. И. Лениным, Л. Д. Троцким, Я. М. Свердловым и др., чтобы обсудить «место и роль анархистов в революции». Вернувшись на Украину, организовал повстанческую армию до 80 тыс. бойцов с выборными командирами. Боролся против германских и австро-венгерских оккупационных войск на Украине. С ноября 1918 г. в союзе с большевиками начал борьбу с режимом С. В. Петлюры.

В начале 1919 г. повстанческая армия Махно (до 50 тыс. чел.) вошла в состав Украинского фронта Рабоче-крестьянской Красной армии (РККА). В феврале 1919 г. махновские отряды вошли в 1-ю Заднепровскую дивизию РККА под командованием П. Е. Дыбенко в качестве 3-й бригады под командованием Махно. В то же время Махно выступал против политики большевиков, создания комитетов бедноты и продразверстки. В мае силы Махно в боях с белыми понесли тяжелые потери и не смогли помешать противнику занять Донбасс. Председатель Реввоенсовета Республики Л. Д. Троцкий обвинил Махно в развале фронта. Украинский фронт РККА был расформирован, а Махно объявлен большевиками вне закона.

Летом 1919 г. временно объединился с Н. А. Григорьевым, поднявшим в мае мятеж против советской власти. Участвовал в убийстве Григорьева (27 июля) из-за связей последнего с А. И. Деникиным. Во время наступления Вооруженных сил Юга России (ВСЮР) на Москву летом 1919 г. развернул в тылу белых партизанскую войну, угрожая Ставке (Таганрогу).

Отказался от союза с П. Н. Врангелем, заключил против него соглашение с большевиками. Махновцы участвовали в штурме Перекопа, перешли Сиваш (ноябрь 1920). После отказа Махно передислоцировать части на Кавказ командование РККА приняло решение о ликвидации махновского движения (26 ноября 1920). В 1920–1921 гг. Махно участвовал в вооруженном движении против советской власти. В августе 1921 г. вместе с отрядом ушел в Румынию. С 1925 г. жил во Франции. Умер от костного туберкулеза. Урна с прахом помещена в колумбарий кладбища Пер-Лашез.