Родился 8 ноября 1921 года в селе Курганка (ныне Широковский район Днепропетровской области). Окончил 7 классов. Работал счетоводом на заводе в городе Кривой Рог. С 11 апреля 1940 года в рядах Красной Армии. В 1941 году окончил Качинскую военную авиационную школу лётчиков.

С октября 1941 года сержант М. С. Погорелов на фронтах Великой Отечественной войны. Боевую деятельность начал в должности пилота 4-го ИАП, летал на "Харрикейне" и Як-7. В сентябре 1942 года направлен в 9-й Гвардейский ИАП, где летал на Як-1. С июля 1943 года - командир звена в 73-м Гвардейском ИАП, летал на Як-1 и Як-7. С октября 1943 года - заместитель командира эскадрильи в 4-м ИАП, летал на Як-9. В октябре 1944 года назначен командиром эскадрильи. Воевал на Западном, Брянском, Сталинградском, Южном, 2-м Прибалтийском фронтах. Трижды ранен.

К 20 января 1945 года командир эскадрильи 4-го истребительного авиационного полка (185-я истребительная авиационная дивизия, 14-й истребительный авиационный корпус, 15-я Воздушная армия, 2-й Прибалтийский фронт) капитан М. С. Погорелов совершил 218 боевых вылетов, в воздушных боях сбил лично 20 и в составе группы 5 самолётов противника (в наградном листе говорится о 18 личных победах). За эти подвиги представлен к высшей награде страны.

К маю 1945 года Гвардии капитан М. С. Погорелов совершил около 250 боевых вылетов, в воздушных боях сбил лично 23 и в составе группы 5 самолётов противника. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 18 августа 1945 года удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" (№ 7961).

После окончания войны продолжал службу в ВВС. С 1975 года Гвардии полковник М. С. Погорелов - в запасе. Жил в Ростове-на-Дону. Почётный гражданин этого города. Умер 13 марта 1981 года.

Награждён орденами: Ленина (01.08.1945), Красного Знамени (23.10.1942, 30.06.1944), Александра Невского (25.10.1944), Отечественной войны 1-й степени (10.09.1943), Красной Звезды (трижды, в том числе - 31.07.1942); медалями.