В 1700—1720 годах служил инженером в армиях разных европейских государств. Участвовал в войне за испанское наследство, в ряде военных походов в Европе. В Германии заслужил чин полковника, в Польше — чин генерал-майора.
В 1721 году по приглашению российского посла в Варшаве Г. Ф. Долгорукова прибыл в Россию в качестве инженера для проектов Петра I. Царь одобрил чертеж нового укрепления Кронштадта, представленного им Минихом. Его успешная деятельность по устройству судоходства на Неве, прокладке дорог, строительству Балтийского порта, проведению первого обходного Ладожского канала в 1723—1728 годах принесла Миниху искреннее уважение Петра I. В 1722 году был произведен в генерал-лейтенанты, в 1726 году, уже при Екатерине I, — в генерал-аншефы и удостоен ордена святого Александра Невского.
В 1727 году император Петр II, переехавший со своим двором в Москву, назначил Миниха правителем Петербурга и обер-директором над фортификациями Российской империи. В 1728 году был возведен в графское достоинство и назначен генерал-губернатором Ингерманландии, Карелии и Финляндии (до 1734 года). В это время Миних вел интенсивное строительство в Петербурге, Выборге и Кронштадте.
После восшествия на престол Анны Иоанновны был пожалован генерал-фельдцейхмейстером, президентом Военной коллегии, генерал-фельдмаршалом. Ему было поручено принять меры по улучшению бедственного на тот момент положения русской армии. Взявшись энергично за дело, Миних привел в порядок армейские финансы, основал при войсках госпитали для раненых и гарнизонные школы, сформировал два новых гвардейских полка — Конной гвардии и Измайловский, провел переустройство гвардейских и армейских полков, преобразовал Военную коллегию, основал в Петербурге первый в России Шляхетский кадетский корпус, создал новый для России род войск — саперные полки, а также открыл Инженерную школу для офицеров. При нем были модернизированы или построены 50 крепостей.
Эти и другие преобразования существенно улучшили состояние русской армии. Во время Русско-турецкой войны (1735−1739 годы) фельдмаршал одержал первую крупную победу над турками, разгромив их в сражении под Ставучанами. За победу в Русско-турецкой войне Миних был удостоен ордена святого Андрея Первозванного и звания подполковника лейб-гвардии Преображенского полка.
С воцарением Елизаветы Петровны попал в опалу, был обвинен в измене и приговорен к смертной казни, которую заменили ссылкой в Сибирь.
Через 20 лет указом уже Петра III был возвращен в Петербург с восстановлением всех чинов и наград и включением его в Императорский совет.
Когда на престол взошла Екатерина II, Миних принес присягу ей и стал генерал-губернатором Петербурга, получив под свое начальство Ревельский, Кронштадтский, Балтийский и другие порты, а также Ладожский канал. Скончался в 1767 году в Санкт-Петербурге в возрасте 84 лет.