Sin embargo, en 1934, cuando cumplía 26 años, decidió hacerse actor, cambiando su nombre por el artístico por el que sería conocido, teniendo lugar su debut en la gran pantalla en una papel sin créditos en la película de Alfred Hitchcock Secret Agent (Agente secreto).

Entre 1936 y 1940 hizo otros pequeños papeles en diez filmes adicionales, el último de los cuales, Pimpernel Smith se estrenó en julio de 1941 cuando Rennie ya estaba sirviendo a la Royal Air Force durante la Segunda Guerra Mundial.

Seis películas más adelante, Michael Rennie consiguió su primer papel protagonista, en el drama de suspense Tower of Terror, con Wilfrid Lawson y Movita.

Aunque no compartían escenas, Caesar and Cleopatra fue el primero de sus cuatro filmes juntos.

El primer film bajo dicho contrato fue The Black Rose, título de aventuras medievales protagonizado por Tyrone Power, actor que haría una gran amistad con Rennie.

Sin embargo, inició una buena carrera como principal actor de reparto, como ocurrió en Sailor of the King.

Trabajando ya por cuenta propia, Rennie actuó en otros seis largometrajes entre 1956 y 1960, tres de ellos producidos o estrenados por Fox.

En 1959 Rennie llegó a ser un rostro familiar en la televisión porque asumió el papel de Harry Lime en The Third Man, una serie televisiva británico-estadounidense libremente basada en el personaje interpretado por Orson Welles en el filme El tercer hombre.

Rennie se casó dos veces: la primera con Joan England (1938–1945), y la segunda con la actriz Margaret (Maggie) McGrath (1947–1960).

Parece ser que tuvo otro hijo, John Marshall, con su amiga Renée Gilbert (Taylor, como apellido de casada).

Sus últimas siete películas las rodó en el Reino Unido, Italia, España y, en el caso de The Surabaya Conspiracy, en Filipinas.