Nació en Santiago. Estudió en el Colegio de San Carlos y luego fue enviado por su padre a España a seguir la carrera militar. Actuó en varias campañas y en abril de 1811 fue detenido porque se supo que deseaba volver a Chile a luchar por la emancipación. Pidió su retiro del Ejército español y al ser puesto en libertad partió para América en un barco inglés. En julio desembarcó en Valparaíso y un día después entraba a Santiago, donde de inmediato se puso a la cabeza del movimiento revolucionario.
Con la ayuda de sus hermanos y de la familia Larraín dio el primer golpe de estado el 4 de septiembre de 1811 obligando a cambiar la composición del Congreso Nacional. El 15 de noviembre derribó el Congreso mediante otro golpe y obligó a constituir una nueva Junta de Gobierno con representantes de las tres provincias en que se dividía Chile en esa época: Juan Martínez de Rozas representó a Concepción, Gaspar Marín a Coquimbo y él, Carrera, a Santiago. Martínez de Rozas se hallaba en Mendoza en esos días; fue reemplazado por Bernardo O'Higgins, renunciaron a la Junta, quedando José Miguel Carrera con todo el poder en sus manos. Comenzaron las rivalidades con los patriotas de Concepción donde Martínez de Rozas organizaba el Ejército del sur; pero después de algunas escaramuzas fue apresado por Carrera y desterrado a Mendoza.
El gobierno de Carrera (1812-1813) dejó algunas obras positivas: apareció el periódico "La Aurora de Chile" que redactó y dirigió Fray Camilo Henríquez; se creó la primera bandera nacional; se promulgó el Reglamento Constitucional de 1812, que rompía todo vínculo con España; se fundó el Instituto Nacional.
Al desembarcar las tropas realistas en Talcahuano, comenzaron las campañas de la Patria Vieja. Carrera comandó las fuerzas patriotas hasta la derrota en el sitio de Chillán. O'Higgins lo reemplazó en el mando militar. Después de la batalla de Rancagua, Carrera emigró a Argentina. Allí San Martín no mostró confianza en él, por lo cual embarcó en 1815 con rumbo a Estados Unidos a fin de obtener ayuda para la causa emancipadora.
Con dinero obtenido por suscripciones, compró y armó dos navíos, el Clifton y el Savag con los que viajó a Buenos Aires. Como el presidente argentino Pueyrredón no aceptara apoyarlo, intentó derrocarlo. Una vez libre partió a Montevideo donde trabajó en la publicación de "La Gaceta del Río de la Plata" y 'El Hurón". En esos días fueron fusilados sus hermanos Juan José y Luis en Mendoza (abril de 1818). Para vengarlos, José Miguel se trasladó a la pampa Argentina donde levantó montoneras con los indios. Capturado en San Juan fue conducido a Mendoza, juzgado y fusilado el 4 de septiembre de 1821.
