В 1904 г. М.И. Неменов окончил медицинский факультет Берлинского университета, а в 1906 г. сдал государственные экзамены при Московском университете. Далее, работая в хирургической клинике женского медицинского института (1-й ленинградский медицинский институт), он особенно интересуется рентгенологией и в 1916 г. защищает диссертацию на тему "О влиянии рентгенизации яичек на предстательную железу" и получает степень доктора медицины. В 1919 г. по его инициативе создается журнал "Вестник рентгенологии и радиологии".
С 1930 г. он, наряду с выполнением обязанностей директора института, занимает должность начальника кафедры рентгенологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова. М.И. Неменов был удостоен званий заслуженного деятеля науки, генерал-майора медицинской службы и награжден орденами и медалями. Скончался он в 1950 г. Его талантливые дети также состоялись как личности и специалисты: дочь Герта Михайловна стала известным художником, графиком-иллюстратором, её брат Леонид Михайлович, как и отец, был одной из ключевых фигур в советской науке. Физик-атомщик, академик, он в составе сотрудников И.В. Курчатова участвовал в создании первой советской термоядерной бомбы, за что в 1953 г. был награжден Сталинской премией.