Il a effectué ses deux premières années d'études universitaires à l'Universidad del Norte à Antofagasta, au Chili. C'est grâce à une bourse du gouvernement états-unien qu'il a poursuivi ses études dans ce pays. En 1968, il a reçu le prix du meilleur étudiant latino-américain du programme «English as a Second Language» de la Southern Illinois University, à Carbondale (Illinois). Il est titulaire d'un Bachelor of Arts in Philosophy de Williams College, Massachusetts, diplôme obtenu Cum Laude with Honors in Philosophy (1970). Cette année-là il a reçu le prix de l’organisation «The Latin American Scholarship Program of American Universities» (L.A.S.P.A.U.). En 1974, il a obtenu son doctorat de l'Université de Washington à St Louis, Mo. Plus tard, à l'Université de Strasbourg, en 1993, il a obtenu l'H.D.R., Habilitation à Diriger des Recherches en Philosophie des Sciences.

Entre 1971 et 1974, pendant ses études doctorales, il a enseigné quelques cours à Washington University aux États-Unis. Entre 1975 et 1981 il a travaillé au Chili. En 1975, Miguel Espinoza est élu par les étudiants Meilleur Professeur à l'Universidad del Norte du Chili. En 1981 il a dû quitter son pays natal en raison de son activité contre la dictature militaire. De 1981 et jusqu'à sa retraite, il a été professeur-chercheur en France, d'abord à l’Université de Toulouse puis de Lille, et de 1989 à 2012, à l'Université de Strasbourg. Il a dirigé plusieurs séminaires de Science et Métaphysique à l'intention des enseignants universitaires dans les universités où il a travaillé. En 2008, il a fondé à Paris le Cercle de Philosophie de la Nature. Il s'agit d'une société interdisciplinaire et trilingue, anglais, français, espagnol, regroupant plus d'une centaine de professeurs et chercheurs de plusieurs pays. Son objectif est de contribuer au renouveau de la philosophie de la nature. À cette fin, il organise des symposiums et des séminaires et il a créé et dirige la revue Scripta Philosophiæ Naturalis.

La philosophie de la nature de Miguel Espinoza est un naturalisme universel. Tout ce qui existe est naturel, y compris la personne humaine avec la série des strates qui la constituent: mathématique, physique, chimique, biologique, psychologique et socioculturelle. Contrairement au naturalisme traditionnel, le naturalisme universel n'est ni physicaliste ni scientiste. Il s'agit d'une métaphysique réaliste qui précède la science, la sous-tend et la prolonge. Il conçoit la nature comme un réseau serré de causes multiples et variées. Il appelle l'ordre causal qui détermine la nature «la pensée primordiale». En conséquence, les idées, les principes et la pensée existent d'abord dans les choses extérieures à l'esprit et seulement ensuite, de manière dérivée, dans l'intellect. Son œuvre est essentiellement centrée sur le problème de l'intelligibilité de la nature, sujet sur lequel il a publié des livres et des essais en français, anglais et espagnol. Sa pensée émane de ses trois cultures scientifico-philosophiques: hispanique, anglo-saxonne et française.

Miguel Espinoza est l’auteur des livres suivants:

— Dynamics of Multivocal Sentences, Washington University, St. Louis, Mo. 1974.
— El evento de entender, Dirección de Investigación, Universidad Austral de Chile, 1978.
— Análisis de la imaginación, Universidad Austral de Chile, 1980.
— Essai sur l'intelligibilité de la nature, Éditions Universitaires du Sud, Toulouse, 1987.
— Théorie de l'intelligibilité, 1e éd. Éditions Universitaires du Sud, Toulouse, 1994, 2e éd. Ellipses, Paris, 1998.
— La science : les mathématiques, l'expérience, la logique, Ellipses, Paris, 1996.
— Les mathématiques et le monde sensible, Ellipses, Paris, 1997.
— Philosophie de la nature, Ellipses, Paris, 2000.
— De la science à la philosophie. Hommage à Jean Largeault, L'Harmattan, Paris, 2001.
— Pensar la ciencia (avec Roberto Torretti), Tecnos, Madrid, 2004.
— Théorie du déterminisme causal, L’Harmattan, Paris, 2006.
— Repenser le naturalisme, L'Harmattan, Paris, 2014.
— La Matière éternelle et ses harmonies éphémères, L'Harmattan, Paris, 2017.
— Pensar la naturaleza. Epistolario filosófico, Uniediciones, Bogotá, 2020.
— A Theory of Intelligibility. A Contribution to the Revival of the Philosophy of Nature, Thombooks Press, Toronto, Ontario, 2020.
— La Hiérarchie naturelle. Matière, vie, conscience et symbole, L’Harmattan, Paris, 2022.
— Épistémologie contemporaine, Ellipses, Paris, 2023.

Il est l’auteur de plusieurs articles de l'Encyclopédie Philosophique des P.U.F., Paris, section Logique, Mathématique, Epistémologie et Philosophie des sciences.