Родился 21 октября 1921 года в деревне Горки, ныне Кингисепского района Ленинградской области. В 1937 году окончил неполную среднюю школу в деревне Выскатка (Сланцевский район Ленинградской области). Работал учеником, затем токарем на Кировском заводе в Ленинграде, учился летать в аэроклубе. С октября 1938 года в рядах Красной Армии. В октябре 1940 года окончил Чугуевскую военную авиационную школу лётчиков. В звании младшего лейтенанта служил в 271-м ИАП (Прибалтийский особый военный округ). В мае 1941 года переведён командиром звена в 183-й ИАП.

С сентября 1941 года в действующей армии. Боевую деятельность начал в составе того же 183-го ИАП, летал на МиГ-3 и Як-1. Воевал на Южном, Юго-Западном и Сталинградском фронтах.

К августу 1942 года заместитель командира эскадрильи 183-го истребительного авиационного полка (289-я истребительная авиационная дивизия, 8-я Воздушная армия, Юго-Западный фронт), старший лейтенант М. Д. Баранов совершил 176 боевых вылетов, в воздушных боях сбил 15 самолётов противника. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 12 августа 1942 года удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" (№ 578).

6 августа 1942 года ранен в воздушном бою, отправлен на лечение. В сентябре 1942 года назначен штурманом полка. В октябре 1942 года направлен заместителем командира в 9-й Гвардейский ИАП, где летал на Як-1. Из-за полученных ранее ран часто болел. В ноябре 1942 года отправлен в госпиталь, вернулся в полк в январе 1943 года.

15 января 1943 года капитан М. Д. Баранов погиб в авиационной катастрофе при выполнении тренировочного полёта. Всего совершил около 200 боевых вылетов, провёл 70 воздушных боёв, в которых сбил лично 24 самолёта противника.

Изначально похоронен в городе Котельниково Волгоградской области. После войны перезахоронен в Волгограде на Мамаевом кургане. Именем М. Д. Баранова названа улица в Волгограде. Его имя увековечено в памятном мемориале Кировского завода. В городе Сланцы Ленинградской области и деревне Выскатка Сланцевского района на здании школы, в которой он учился, установлены мемориальные доски.

Награждён орденами: Ленина (12.08.1942), Красного Знамени (05.11.1941, 06.11.1941).

Список известных воздушных побед М. Д. Баранова:

Д а т а	Противник	Место падения самолёта или проведения воздушного боя	Свой самолёт
22.09.1941	1  Ме-109	Ново-Августиновка	МиГ-3
28.09.1941	1  Ме-109	западнее Ново-Московск
02.10.1941	1  Хш-126	Богуславка
02.11.1941	1  Хш-126	Дмитриевка
08.11.1941	1  Хш-126	северо-восточнее Купышево
	1  Ме-109	юго-западнее Купышево
24.12.1941	1  Ю-88	Черкасское
17.02.1941	1  Хш-126	западнее Краматорская
22.07.1942	1  Ме-109	аэродром Морозовский	Як-1
24.07.1942	1  Ме-109	Плеситовский
25.07.1942	1  Ю-87	восточнее Венцы
	1  "Макки-200"	Володинский
27.07.1942	1  Ме-109	мыс Остров
	1  Ме-109	Дробинка
	1  Ю-87	совхоз "10 лет Октября"
04.08.1942	1  Ю-87	Водинский
05.08.1942	1  Ме-109	северо-западнее станция Абганерово
	1  Ме-109	станция Абганерово - Плодовитое
06.08.1942	1  Ме-109	севернее Калитинская
	1  Ю-87	станция Абганерово
	3  Ме-109
Всего сбитых самолётов - 24 + 0  (23 + 0);  боевых вылетов - около 200;  воздушных боёв - 70.

Из материалов военных лет: