Michael Sars var Norges betydeligste naturforsker i første halvdel av 1800-tallet. Han grunnla vårt lands sterke fagtradisjon i havforskning, med en rekke viktige arbeider om de marine, virvelløse dyrs (invertebratenes) systematikk, morfologi, livssyklus, geografiske utbredelse, utbredelse i dypet og fauna-forandringer gjennom ulike klimatiske perioder.
Sars vokste opp i beskjedne kår i Bergen, begynte som tiåring på realskolen og fikk så friplass ved Bergen katedralskole 1818–23. I skoleårene var han en ivrig samler av insekter, skjell og stein. Interessen ble oppmuntret av rektor F. Arentz ved katedralskolen, av den svenske naturaliesamleren Gabriel Märklin og av professor i bergvitenskapene Jens Esmark, som besøkte Bergen. En karriere som naturforsker i fattige Norge var dog for dristig å satse på. Sars begynte derfor på teologi da han kom til universitetet i Christiania 1823. Han finansierte selv studiet som privatlærer.
Men hovedinteressen var stadig naturen, og Sars ble en velkommen gjest hos professor Esmark. Det var i 1820-årene historie- og utviklingstanker brøt gjennom i norsk naturforskning. I bergartene i og omkring hovedstaden vitnet fossiler om naturens skiftende epoker, og Sars studerte særlig trilobittene, en vakker leddyrgruppe fra Jordens oldtid. Flere somrer besøkte han også familien i Bergen og samlet virvelløse dyr. Hans første større arbeid, Bidrag til Søedyrenes Naturhistorie, ble trykt privat i Bergen 1829.
Sars ble cand.theol. i desember 1828, men forsøkte først å leve av å være lærer i Bergen. Da han ble forlovet med vennen Welhavens søster, søkte han sogneprestembetet i Kinn og ble utnevnt i november 1830. 1839 ble han sogneprest i Manger. Med Maren fikk han 14 barn, men seks døde tidlig.
1837 fikk Sars stipend til en reise i Europa og fikk da møte mange av samtidens store naturforskere. Det viktigste spørsmål han bidrog til å besvare i disse årene, gjaldt generasjonsvekselen hos flere invertebratgrupper, som han beskrev i detalj med utgangspunkt i levende materiale. I større avhandlinger 1835, 1846 og 1856, og i en mengde artikler i norske, engelske, tyske og franske tidsskrifter, beskrev Sars det rike mangfold av virvelløse dyr langs Norges kyst, og han navngav en mengde nye arter og slekter. 1849 drog han til Lofoten og Finnmark, sommeren 1851 til Adriaterhavet og vinteren 1852–53 til Napoli og Sicilia. Reisene gav ham en god forståelse for dyregeografi og den marine faunaens forandring med breddegrad og havdybde. Sammen med geologiprofessor Theodor Kjerulf studerte han i årene omkring 1860 faunaen i kvartærtidens avsetninger i Norge og så disse som resultat av klimaforandringer og landheving etter istiden.
Sars ble utnevnt til ekstraordinær professor i zoologi ved universitetet 1854, en ren forskerstilling, med anledning til å holde forelesninger i den utstrekning han selv ønsket. Hans enorme samling av invertebrater ble solgt til universitetet og finnes i dag i Zoologisk museum på Tøyen. Sars ble også en aktiv (general)sekretær i Videnskabs-Selskabet i Christiania (nå Det Norske Videnskaps-Akademi, stiftet 1857) og redaktør av dets Forhandlinger.
1864 fisket sønnen Ossian opp en levende sjølilje (krinoide) utenfor Lofoten: Rhizocrinus lofotensis. Sjøliljer var langt mer vanlige i tidligere epoker av Jordens historie. Sars' beskrivelse fra 1868 av dette sjeldne funnet – et “levende fossil” – ble en internasjonal sensasjon som bidrog til sterk fornyet interesse for dyrelivet i havets dyp, ikke minst blant britiske og tyske forskere som så etter holdepunkter for evolusjon. Et møte med den tyske evolusjonsbiologen Ernst Haeckel i august 1869 ble kulminasjonen i Sars' forskerliv. Haeckel skrev i ettertid: “For alle som hadde den lykke å lære ham personlig å kjenne, vil friskheten i hans ånd, elskverdigheten i hans sinnelag, klarheten i hans forstand og mangesidigheten i hans dannelse være uforglemmelig.”
Sars ble utnevnt til ridder av St. Olavs Orden 1856. Han var æresdoktor ved universitetene i Zürich og Berlin og ble innvalgt i mer enn 20 lærde selskaper i Europa og USA. Mange dyrearter og flere havforskningsfartøy er oppkalt etter Michael Sars. Tidsskriftet Sarsia utgis ved Universitetet i Bergen, hvor vi også finner Sars-senteret for marin molekylærbiologi.
Etter at de hjemmeboende sønnene Ernst og Ossian ble professorer 1874, fikk fru Maren råd til større gjestfrihet og ble en skattet vertinne for hovedstadens ledende liberale salong.