Служил в составе 50 скоростного бомбардировочного авиаполка.

Полк имел на вооружении самолеты СБ.

В июне 1941г. базировался на аэродроме у Унгра у Хаапсалу (Эстония). 

Первый боевой вылет полк совершил 22 июня 1941г. на бомбардировку войск противника в районе Тауреган. В ночь на 23 июня- в районах Кенигсберг, Клайпеда, Приекуле, Инстенбург.

С 06 июля 1941г. полк базировался на аэродроме Городец.

17 ноября 1942г. полк был преобразован в 50 отдельный разведывательный авиаполк.

Михаил Тимофеевич совершил 4 боевых вылета на разведку войск противника на Воронежском фронте.

К июню 1944г. лейтенант Воробьев штурман звена 454 бомбардировочного авиаполка.

Участвовал в прорыве линий обороны противника на Карельском перешейке.

15 июня 1944г. дважды водил группу на бомбардировку железнодорожного узла Выборг.

С 25 июня 1944г. полк вел боевую работу на 3 Белорусском фронте.

Михаил Тимофеевич участвовал в бомбардировке железнодорожного узла Минск.

К 22 июля 1944г совершил 14 боевых вылетов, был представлен к ордену Красно Знамени. Приказом от 03 августа 1944г. награжден орденом Отечественной войны I степени.

В декабре 1944г. полк базировался на аэродроме Кедайняй, имел на вооружении 20 самолетов Ту-2. Входил в состав 334 бомбардировочной авиадивизии.

15 декабря 1944г. самолеты дивизии вылетел на бомбардировку порта Либава. При выполнении задания истребителями противника были сбиты 6 самолетов Ту-2, зенитной артиллерией- 2 самолета.

Среди навернувшихся с боевого задания был и экипаж старшего лейтенант Воробьева. 

При отходе от цели его самолет был сбит истребителями. Летчик пытался перетянуть на горящем самолете линию фронта. Когда находиться в кабине стало невозможно, приказал экипажу покинуть самолет. Михаил Тимофеевич, получивший сильные ожоги, приземлился на территорию противника и был взят в плен. Направлен в лагерь г.Торн.

Бежал из лагеря. После выхода к нашим частям был направлен на спецпроверку в Подольск. После прохождения проверки был направлен в свой полк.

С 09 августа 1945г. участвовал в Советско-японской войне. Совершил 2 боевых вылета- бомбардировал аэродром Солунь и г.Ванемно.

Был представлен к ордену Красного Знамени, приказом от 03 октября 1945г. награжден орденом Отечественной войны II степени.

Награжден медалями «За взятие Кенигсберга», «За победу над Японией», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

За долголетнюю и безупречную службу в 1946г. награжден медалью «За боевые заслуги», в 1950г.- орденом Красной Звезды.

Майор Воробьев был уволен в запас 26 апреля 1954г.