В РККА Михаил Алексеевич вступил в 1927 году, а в 1929 уже окончил Рязанскую пехотную школу и начал службу в 11-й Ленинградской стрелковой дивизии командиром взвода и роты. Через три года получил направление на Ленинградские бронетанковые курсы начальствующего состава, после чего связан свою жизнь с танковыми частями, был командиром роты, начальником штаба танкового батальона.
В 1939 году Лукин стал участников конфликта с японскими войсками на реке Халхин-Гол. Там 21-22 августа во главе группы танков он совершил дерзкий рейд в тыл противника в районе высоты Номон-Хан-Бурд-Обо, уничтожив крупную японскую базу снабжения, а также колонну грузовых машин, подходивших к базе.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 17 ноября 1939 года за мужество и героизм, проявленные при выполнении воинского и интернационального долга капитану Лукину Михаилу Алексеевичу было присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина (№ 2482) и медали «Золотая Звезда».
После этого до 1941 года он был слушателем командного факультета Военной академии механизации и моторизации РККА и в этом же году вступил в ВКП(б).
Во время Великой Отечественной войны с октября 1941 года майор Лукин командовал 21-м танковым полком, который входил в состав 21-й танковой бригады 30-й армии, воевавшей на Калининском фронте.
17 октября 1941 года Михаил Лукин принял свой последний бой. Ранним утром началось запланированное советским командованием наступление 21-й танковой бригады на Калинин, который был захвачен немцами тремя днями ранее. Первая из трех групп на Т-34 под командованием Лукина ушла из района села Тургиново (ныне Калининский район Тверской области) на запад к Волоколамскому шоссе в район деревни Панигино, вышла на шоссе и двинулась на север к селу Пушкино, где находился штаб противника. Поддержав в районе села Пушкино действия танкистов группы Агибалова, оба подразделения разгромили штаб и совместно прорвались к деревне Трояново. По пути «тридцатьчетверки» уничтожили шедшую в Калинин колонну противника. Экипаж Лукина записал на свой боевой счет 15 автомашин, пять орудий и до 30 солдат и офицеров противника.
У моста через реку Каменку у деревни Трояново, что в шестнадцати километрах от Калинина, после налета немецких пикирующих бомбардировщиков у танка Михаила Лукина разорвалась гусеница, тогда экипажу пришлось вести долгий бой из неподвижной машины.
Когда танкисты израсходовали весь боезапас, было принято решение уходить. Прикрывая отход товарищей — механика-водителя сержанта Нененко, башенного стрелка Сашкова, радиста-стрелка Емельянова и автоматчика Емельянова — командир танка Михаил Лукин погиб.
Посмертно за этот подвиг майор Михаил Алексеевич Лукин был награжден орденом Ленина.
Нацисты несколько дней охраняли разбитый танк и тело Лукина, но на третью ночь четырем школьникам из Троянова — Николаю Кузьмину, Алексею Павлову, Володе Некрасову и Михаилу Петрову — удалось тайком выкрасть тело погибшего воина и похоронить его на взгорке, у берега речки Каменки.
Позже, когда Калинин освободили, останки командира были с почестями перезахоронены в Калинине 24 января 1942 года в братской могиле на площади имени Ленина.
