Важным деянием Михаила I Рангаве в церковной политике стало прекращение так называемой Михианской схизмы – внутрицерковного противостояния из-за развода в 795 г. императора Константина VI с целью заключения нового брака. Непримиримые позиции сторон относительно легитимности развода, а также оставления в сане игумена Иосифа, во второй раз венчавшего императора, привели к острому конфликту между патриархом и студийской братией. Михаил I Рангаве добился компромисса: Феодор Студит, в частности, перестал называть патриарха Никифора I еретиком и помирился с ним. Удалось наладить и отношения с папой Римским Львом III, который протестовал против поставления патриарха Никифора сразу из мирян, и оба иерарха возобновили общение. В 812 г. Михаил I Рангаве официально признал императорский титул за Карлом Великим, раньше (в 800 г. им был принят титул императора) в Византии не признававшийся. Существовал даже план женитьбы старшего сына Михаила I Рангаве Феофилакта на одной из дочерей западного самодержца. Ответным дружественным жестом Карла Великого стало признание власти Византии над Далмацией и Венецией. Основной внешнеполитической задачей Михаила I Рангаве было противостояние болгарам. После его отказа заключить мирный договор удачливый и сильный предводитель болгар хан Крум продолжил успешные военные действия и взял Месемврию (ныне Несебыр, Болгария). В ответ Михаил I Рангаве тоже предпринял поход и продвинулся к Адрианополю (ныне Эдирне, Турция). При Версиникии (близ Адрианополя) состоялось сражение, в котором византийская армия потерпела сокрушительное поражение (подробнее см. в ст. Лев V, византийский император). Основной причиной поражения стала нерешительность Михаила I Рангаве, который с позором удалился в столицу; полководец Лев, напротив, проявил себя как умный и отважный военачальник. Политическое положение Михаила I Рангаве сильно пошатнулось. Ввиду прямой угрозы войск Крума Константинополю и очевидной неспособности организовать противостояние врагам Михаил I Рангаве при посредничестве патриарха Никифора I сложил с себя власть (июль 813 г.). Императором был провозглашён Лев V. Михаил I Рангаве и вся его семья были пострижены в монахи, сыновья оскоплены. Михаил I Рангаве окончил жизнь в монастыре на Принцевых островах с именем Афанасий. Хронисты критично оценивают период царствования Михаила I Рангаве, ставят ему в вину несамостоятельность и зависимость от влиятельных приближённых, главным образом – логофета Феоктиста и Феодора Студита. Его современник преподобный Феофан Исповедник (ум. в 818 г.), чья «Хронография» заканчивается описанием правления Михаила I Рангаве, говорит о нём как о человеке благочестивом и скромном, но не способном к управлению государством. Георгий Монах отмечает отсутствие у него опыта в военных делах. У более поздних историков отношение к Михаилу I Рангаве варьируется в зависимости от того, что они хотят подчеркнуть, – непротивление Льву V или нераспорядительность, которая привела того к власти. Агиографические источники в целом рисуют образ благочестивого кроткого царя.