Родился в семье рабочего. С 1909 г. жил с родителями в Западной Сибири. Работал молотобойцем в кузнице села Лебяжье Алтайского края.  В РККА с 1919 г. В 1919-20 гг. воевал в партизанском отряде. Был помощником командира отряда, командиром взвода, членом полевой коллегии горно-партизанской дивизии.

В 1920-28 гг. служил в кавалерийских частях РККА. В 1920-22 гг. - рядовым Барнаульского кавалерийского полка, а затем старшиной эскадрона 60-го кавполка 10-й кавдивизии. Принимал участие в боях с бандами Бакича и Кайгородова.

В 1922-24 гг. был командиром взвода, а затем эскадрона 48-го кавполка 6-й отдельной кавбригады Туркестанского фронта. Воевал с басмачами в Ферганской долине и Восточной Бухаре. Был дважды ранен.

В 1924-26 гг. учился на кавалерийском отделении Киевской объединённой военной школы. Член ВКП(б) с 1926 г. В 1926-28 гг. служил командиром эскадрона 39-го кавполка 7-й Самарской кавалерийской дивизии.

С 1928 г. служил в ВВС РККА. В 1928-29 гг. был стажёром в 18-й авиационной эскадрилье.

В 1930 г. окончил 3-ю военную школу летчиков и летнабов в г. Оренбурге.В 1930-32 гг. служил летнабом 5-й отдельной авиаэскадрильи.

В 1932 г. окончил Высшую школу спецслужб ВВС РККА, в 1933 г. - 2-ю военную школу летчиков в г. Борисоглебске. В 1933-38 гг. командовал авиаотрядом, а затем был помощником командира 150-го смешанного бомбардировочного авиаполка.

22.02.38 г. был награжден юбилейной медалью «ХХ лет РККА».

15.11.38 г. майор Бурмистров был назначен командиром 150-го сбап 100-й смешанной авиабригады 57-го особого корпуса. Полк дислоцировался в МНР в районе н.п. Баин-Тумен. В его составе было 17 легких штурмовиков Р-5Ш (две эскадрильи) и 29 скоростных бомбардировщиков СБ (три эскадрильи). СБ личным составом к началу боев в Монголии еще не были освоены.

21.05.39 г. был сбит связной Р-5Ш, который летел в расположение 6-й монгольской кавалерийской дивизии. Один из летчиков погиб, став первой жертвой воздушной войны на Халхин-Голе. Участвовал в боях у реки Халхин-Гол. Командовал 150-м смешанным бомбардировочным авиаполком.

24.06.39 г. полк Бурмистрова совершил первый боевой вылет. 23 СБ нанесли бомбовый удар по японским войскам на восточном берегу Халхин-Гола. На обратном пути шедшие без прикрытия бомбардировщики были атакованы японскими истребителями. Стрелок-радист одного из СБ был ранен, но ответным огнем смог повредить вражеский истребитель и ранить его пилота.

Самые трудные вылеты пришлись на июль 1939 г. 3.07.39 г. при налетах на японские войска в районе Баин-Цаган и Номон-Хан-Бурд-Обо один СБ был сбит зенитным огнем, а два – истребителями противника.

4.07.39 г. 150-й сбап дважды вылетал на бомбардировку японских переправ. Нашим истребителям не удалось надежно прикрыть бомбардировщики. Было сбито семь СБ, десять членов экипажей погибли.

Ярко и жестко гибель советского летчика-бомбардировщика описывает генерал-майор авиации Ворожейкин: «Поодаль лежал наш бомбардировщик. Он произвел посадку на живот и сгорел уже после приземления. Передняя часть фюзеляжа, включая кабину экипажа, и средняя часть крыла были съедены огнем. Металл, расплавившийся от высокой температуры, лужами стек на землю. Сквозь черные от копоти, покоробившиеся от огня, ребра фюзеляжа виднелось обуглившееся тело летчика. Голова его была закинута назад, руки держали штурвал. Рядом лежал обгорелый стрелок. Я понял, почему он здесь, а не в хвосте, возле своей турели. Видимо, он был ранен в воздухе, и после посадки сумел выбраться из кабины, чтобы помочь летчику. Вероятно, он делал это из последних сил: добрался до летчика и рухнул возле него замертво... Штурмана в самолете не было, никаких его признаков я не обнаружил. Должно быть, он выпрыгнул на парашюте... Почему летчик не выпрыгнул? Ведь он посадил самолет - значит, был жив? А обгоревший стрелок?.. Значит, раненый стрелок не в силах был воспользоваться парашютом, а летчик не мог его оставить и решил посадить самолет… но, очевидно, в последний момент сам потерял сознание».

Из-за больших потерь пришлось повысить высоту бомбометания с 2500-3000 м до 6800-7500 м.

С 9 по 15 июля вылеты на бомбардировку вражеских войск прошли без потерь. Однако насколько они были эффективны, трудно судить.

5.08.39 г. погиб экипаж военного комиссара 150-го сбап Ююкина. Его СБ был сбит огнем зенитной артиллерии во время бомбардировки вражеских резервов в районе Халун-Аршана. 19.08.39 г. над железнодорожной станцией Халун-Аршан, через которую шел поток снабжения японских частей, был потерян еще один экипаж.

20.08.39 г. началась операция по уничтожению японских войск, вторгшихся на монгольскую территорию. В 5.45 утра 153 советских бомбардировщика под прикрытием 144 истребителей нанесли удар по японским позициям на восточном берегу Халхин-Гола. Бомбили прицельно, с высоты 2500-3000 м. В 8.45 утра 52 СБ в сопровождении 162 истребителей нанесли удар по укреплениям противника на берегу реки Хайластын-Гол. Японским истребителям не удалось сбить ни одного СБ. Лишь три машины были повреждены, но смогли вернуться на свой аэродром.

21.08.39 г. СБ продолжали налеты на японские позиции. Бомбили с высоты 1500 м, что делало их уязвимыми даже для 20-мм зенитных автоматов. В результате четыре самолета были сбиты зенитным огнем.

23.08.39 г. 150-й сбап продолжал нести потери от зенитного огня. С боевого задания не вернулся экипаж майора Семенова.

25.08.39 г. советские бомбардировщики понесли последнюю боевую потерю над рекой Халхин-Гол. Погиб командир 150-го сбап майор Бурмистров.

Cогласно официальным данным самолет Бурмистрова был сбит зенитным огнем. Однако существует и другая версия. 25.08.39 г. капитан Звонарев, командир группы И-153, вооруженной реактивными снарядами РС, повел своих подчиненных в атаку на группу японских бомбардировщиков, которые на самом деле оказались нашими СБ.

Лишь приблизившись на дистанцию залпа, Звонарев разглядел звезды на крыльях. В последний момент он резко отвернул. Но один из пилотов, лейтенант Федосов, успел выпустить две ракеты, которые взорвались возле ведущего. СБ еще некоторое время летел прежним курсом, но при подлете к Халхин-Голу вдруг сорвался в штопор и разбился. Штурман успел выпрыгнуть, а летчик и стрелок-радист погибли. Возможно, пилот был ранен осколками ракет и потерял сознание.

В представлении майора Бурмистрова к званию Героя Советского Союза указывалось: «В боях с японцами… являлся примером доблести и геройства. Под его личным руководством полк отлично выполнял задания. За весь период операции был бесстрашным воздушным бойцом. Полк водил в бой 22 раза. Героически погиб в воздушном бою... Ранее за боевые заслуги в районе реки Халхин-Гол был награжден орденом Красного Знамени».

17.11.39 г. майору Бурмистрову Михаилу Федоровичу было присвоено звание Герой Советского Союза посмертно.