Formé au Conservatoire, Michel Vuillermoz obtient en 1998 les Molières de la révélation théâtrale et de l’auteur pour André le Magnifique, une pièce comique qu’il a coécrite. Il obtiendra trois autres nominations aux Molières, dont celle du comédien pour Cyrano de Bergerac (2007), mis en scène par Denis Podalydès, à la Comédie-Française. Le spectacle est joué pendant plusieurs saisons et Vuillermoz devient le 515e sociétaire de l’institution qui l’avait accueilli en 2003.
Le comédien très actif à la scène et à la télévision n’en néglige pas pour autant le cinéma où les propositions affluent. Il y avait débuté en 1989 dans La Bande des quatre de Jacques Rivette.
Il y joue le plus souvent des seconds rôles, infirmier dans Les Acteurs (2000) de Bertrand Blier, duc de Montpensier dans La Princesse de Montpensier (2010) de Bertrand Tavernier, Louis XIV dans Minuit à Paris (2011) de Woody Allen, directeur des pompes funèbres dans Adieu Berthe, l’enterrement de mémé (2012) de Bruno Podalydès, inspecteur dans Au revoir là-haut (2017) d’Albert Dupontel, ou officier supérieur dans J’accuse (2019) de Roman Polanski.
Michel Vuillermoz tourne aussi avec Desplechin, Rappeneau, Valérie Lemercier, Dany Boon, ainsi que dans les derniers films d’Alain Resnais.
Il est nommé au César du meilleur acteur dans un second rôle pour son interprétation du père de l’héroïne dans Camille redouble (2012) de Noémie Lvovsky.
