Михаил Никитич Тиличенко родился в 1906 году в деревне Блюдница Гомельской губернии (Белорусь). Окончил Смоленский государственный университет в 1929 году и работал учителем химии в школе, прежде чем перейти на работу ассистентом в университет.
В 1930 году поступил в аспирантуру Саратовского государственного университета, где учился под руководством члена-корреспондента АН СССР В.В. Челинцева. После окончания аспирантуры в 1933 году, приехал во Владивосток и работал на кафедре органической химии ГДУ. После закрытия ГДУ работал в Орловском педагогическом институте. Защитил кандидатскую диссертацию в 1940 году.
В годы Великой отечественной войны после эвакуации Орловского педагогического института работал в Семипалатинском педагогическом институте. В 1943 году ушел на фронт, окончил военное химическое училище, был направлен офицером-инструктором в 1-ю Польскую армию, служил начальником полевой химической лаборатории в составе отдельного химического батальона. Участник боев на Днепре, Волге, Одере. Награжден польским «Серебряным крестом за заслуги» и медалью «За победу над Германией».
После окончания Великой отечественной войны вернулся к педагогической и научной работе, стал доцентом, а затем заведующим кафедрой органической химии в Саратовском университете.
В 1959 году по приглашению профессора В.Т. Быкова вернулся во Владивосток, стал заведующим кафедрой органической химии в Дальневосточном государственном университете и руководил кафедрой до 1989 года. Защитил докторскую диссертацию в 1965 году, а в 1967 году ему было присвоено звание профессора.
Михаил Никитич Тиличенко активно занимался научной работой, стал создателем в ДВГУ научной школы в области химии 1,5-дикетонов и сопряженных с ними гетероциклических соединений, а также изыскания новых лекарственных средств на основе синтетических веществ. Под его руководством было защищено 3 докторские (Высоцкий В.И., Каминский В.А., Акимова Т.И.) и 32 кандидатские диссертации. Даже в преклонном возрасте он продолжал работать в качестве профессора-консультанта кафедры органической химии до своей смерти в 1996 году. Ему принадлежит 40 авторских свидетельств, он является автором более 150 научных работ.