С июня 1941 года принимал участие в боях Великой Отечественной войны. Указом № 858 Президиума Верховного Совета СССР от 14 июня 1942 года за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецко-фашистскими захватчиками и проявленные при этом мужество и героизм гвардии капитану Авдееву Михаилу Васильевичу присвоено звание Героя Советского Союза.В последствии, принимал участие в битве за Кавказ, Новороссийско-Таманской, Крымской, Одесской и Яссо-Кишеневской операциях. Всего во время войны совершил около 400 боевых вылетов на истребителях И-16, ЯК-1 и ЯК-9, а 88 воздушных боях сбил лично 12 и в группе 6 самолетов противника.