Впервые получил хромосомные транслокации у растений, выдвинул «дислокационную» гипотезу о роли транслокаций в изменении основного числа хромосом в эволюции. Первым провёл тщательный анализ хромосом человека.
В 1918 году окончил агрономический факультет Киевского политехнического института. В 1920—1924 годах работал в Тбилисском Политехническом институте, в 1924—1937 годах — в Биологическом институте им. К. Тимирязева в Москве (в период с 1927 по 1929 год был в заграничной командировке на стажировке в Калифорнийском университете в Беркли), в 1934—1937 годах — директор Ботанического сада Московского университета, в 1937—1941 годах — в Институте генетики АН СССР, в 1941—1948 годах — в Институте цитологии, гистологии и эмбриологии АН СССР, в 1948—1969 годах — в Ботаническом институте АН СССР[1], в 1955 году был избран заведующим кафедрой генетики и селекции Ленинградского университета, тогда же он подписал «Письмо трёхсот». В 1969—1973 годах Навашин работал в Институте химической физики АН СССР.
Основное направление научных исследований — цитогенетика растений. В первой же своей работе[2] первым цитологически доказал триплоидную природу эндосперма. М. С. Навашин — автор ряда работ по морфологии клеточного ядра в связи с вопросами видообразования, индивидуальной изменчивости хромосом в эволюционном аспекте, цитологии отдалённых гибридов. Получив в результате серии скрещиваний гибридное растение. у которого цитоплазма была от вида Crepis tectorum, а все хромосомы ядра из кариотипа Crepis alpina, показал, что морфологические признаки, по которым различаются эти виды, определяются единственно ядром[3][4]. Изучал вопросы, связанные с возникновением спонтанных мутаций и гаплоидных (полиплоидных) форм. Впервые описал явление амфипластии — изменение морфологии хромосом гибридов в сравнении с морфологией хромосом родительских видов и, в частности, явление ядрышкового доминирования[5][6]. Руководил исследованиями по выяснению роли полиплоидии в морфо- и видообразовании, цитологии полиплоидов; автор полиплоидного сорта коксагыза. Изучал динамику клеточного деления и влияния на клетку физических и химических факторов. По инициативе М. С. Навашина была создана полнейшая в своё время сводка о всех известных хромосомных числах цветковых растений мировой флоры[7].