Михаил Варфоломеев родился в крестьянской семье в Саратовской губернии. Участвовал в Первой мировой и Гражданской войнах, с 1934 года находился в запасе. Жил в Таганроге: с 1938 года возглавлял городской совет, а с 1940-го работал заместителем директора Ростовского автосборочного завода. С началом Великой Отечественной войны его назначили командиром Ростовского стрелкового полка народного ополчения. В ноябре 1941 года этот полк героически оборонял Ростов-на-Дону и одним из последних покинул город.
Листовка кандидата в депутаты Ростовского Областного Совета трудящихся М.А. Варфоломеева.
© Из фонда Ростовского областного музея краеведения
В дальнейшем Варфоломеев продолжил войну командиром полка в составе 32-й гвардейской стрелковой дивизии. Был тяжело ранен под станицей Саратовской на Кубани, 26 февраля 1943 года скончался от ран в госпитале Краснодара, где и похоронен.
В 1946 году решением исполкома городского совета Ростова-на-Дону одну из улиц переименовали в улицу Варфоломеева. На ней установлены памятный знак и информационная табличка.