وُلد محمد عام 1942، في حَجّة، وكان والده عبدالملك المتوكل عاملًا عليها. تلقى علومه الأولية في حجة ثم توجه إلى القاهرة المصرية لدراسة الثانوية وتخرج عام 1961. غادر اليمن عقب ثورة 26 سبتمبر 1962، بعد إعدام أخيه، وكان يخشى على حياته للإعدامات العشوائية بدون محاكمات، التي طالت المقربين من بيت حميد الدين، ملوك المملكة المتوكلية اليمنية. ولكنه عاد بعد تطمينات تلقّاها من الرئيس عبدالله السلال.
بتكليف من الرئيس السلال، عمل المتوكل بسفارة الجمهورية العربية اليمنية بالقاهرة، ثم مديرًا عامًّا للصحافة بوزارة الإعلام عام 1968، ومديرًا عامًّا للعلاقات العامة بوزارة الإعلام عام 1969، ورئيسًا للمسرح اليمني للتمثيل وجمعية الفنون، ولتحرير صحيفة الثورة الحكومية عام 1972. أعلى منصب عُيّن فيه كان تعيينه وزيرًا للتموين والتجارة خلال رئاسة إبراهيم الحمدي عام 1976 لفترة قصيرة. ثم التحق بكادر جامعة صنعاء عام 1984.
في عام 1990، ساهم بتأسيس حزب اتحاد القوى الشعبية الذي يُعتبر امتدادًا لـ«اتحاد القوى الشعبية اليمنية» الذي تأسس عام 1960 في القاهرة. واتحاد القوى الشعبية هو حزب صغير نسبيًّا، معظمه مثقفون زيدية ذوي نزعة ليبرالية ومدنية.
حصل على ليسانس صحافة من جامعة القاهرة عام 1966، ونال درجة الماجستير في «الإعلام الإداري» من إحدى الجامعات في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1980، ثم حصل على شهادة الدكتوراة في الإعلام من جامعة القاهرة بمصر عام 1983.
عقب سيطرة جماعة أنصار الله (الحوثيين) في 21 سبتمبر 2014، اغتال مسلحون بطلقات نارية قاتلة، الدكتورَ المتوكل مساء يوم 2 نوفمبر 2014، أودَت بحياته على الفور، وهو في العام السابع والسبعين من عمره، بينما كان راجلًا، وأعزلَ، في شارع العدل، بالقرب من جامعة صنعاء، في مستهل موجة من عمليات الاغتيال السياسي.
خلال توليه موقع رئيس تكتل أحزاب اللقاء المشترك، المعارض، والذي التحق بالثورة الشعبية في إطار الربيع العربي، تعرض الدكتور محمد عبدالملك المتوكل، والذي كان حينئذٍ في 1 نوفمبر 2011، لمحاولة اغتيال بواسطة دراجة نارية، بينما كان يسير مترجلًا في شارع كلية الشرطة بصنعاء، ونُقل على إثرها إلى العناية المركزة في أحد مستشفيات العاصمة صنعاء، وعقب تدهور حالته الصحية، نُقل على متن طائرة الرئاسة اليمنية، إلى العاصمة الأردنية عمان، ليتلقى العلاج في أحد مستشفياتها، على مدى شهور، وعقب الحادث، تبادلت الأطراف السياسية الاتهامات، ولم تكشف الأجهزة الأمنية تفاصيل أخرى للرأي العام.