Michael Gioulakis sa narodil v meste Plantation v štáte Florida. Jeho otec Dinos sa narodil v gréckych Aténach a neskôr emigroval do Spojených štátov. Odmalička hral na trúbku, k čomu ho viedli jeho rodičia, ktorý obaja vyštudovali hudbu. Mike sa po strednej škole rozhodol pre štúdium na Interlochen Center for the Arts v Michigane, kde sa okrem hry na trúbke venoval aj fotografovaniu. Pre zmenu v kariére sa rozhodol po tom, čo ho inšpirovali fotografovia Gregory Crewdson, Philip-Lorca diCorcia, Charlie White a Erwin Olaf. Neskôr začal študovať na Florida State University a obdržal tu bakalársky titul v umení.
V roku 2010 dostal Gioulakis ponuku robiť kameramana na filme Dona Coscarelliho John na konci zemře, ktorý mal premiéru na festivale Sundance v roku 2012. Táto spolupráca mu otvorila cestu k ďalšej práci na celovečerných hollywoodskych filmoch, napríklad Bad Fever alebo Pearlblossom Hwy (2012).
V roku 2014 sa stal kameramanom filmu It Follows režiséra Davida Robert Mitchella, s ktorým o 4 roky neskôr spolupracoval opäť, tentokrát na filme Under the Silver Lake (2018).
Gioulakis v roku 2017 pracoval ako DP na filme Get Out, ktorý režíroval Jordan Peele. Film zožal kritické aj divácke ohlasy a zabodoval aj na Oscaroch. Taktiež kameroval aj druhý celovečerný Peelov film, Us (2019).