Mekteb-i Tefeyyüz ve Darüledep'te başlayıp ,Toptaşı ve Soğukçeşme rüştiyelerinde sürdürdüğü öğrenimini, Mercan İdadisi'nde tamamladı. Tiyatroya Soğukçeşme Askeri Rüştiyesi'nde öğrenciyken ilgi duydu ve başladı. Sahneye ilk kez Burhanettin Tiyatrosu'nda, 2 Ağustos 1909'da, Conan Doyle'dan Decaurcelle'in uyarladığı Şerlok Holmes oyunundaki Bob rolüyle çıktı. Burada Arlesienne ve Dreyfüs, Sahne-i Milliye-i Osmani'de Othello ve Gülnihal gibi oyunlarda dikkati çekti. Oyuncu arkadaşlarından Vahram Papaszyan'ın önerisi üzerine 1911'de Paris'e gitti.

1912'de İstanbul'a döndü ve Comedie-Française'de Mounet Sully'den izleyerek çok etkilendiği Hamlet'i, Sahne-i Milliye-i Osmani'de sahneye koyarak başrolü oynadı. 1913'te arkadaşlarıyla birlikte yeni bir topluluk kurarak Bursa'da Millet Tiyatrosu, İstanbul Türk Ocağı'nda da Yeni Turan Temsil Heyeti adıyla oyunlar sahneledi. Kısa bir süre sinema işlettikten sonra yeniden Paris'e gitti, orada Jacques Copeau ve Andre Antoine gibi ustaları izledi. 1. Dünya Savaşı yüzünden geri döndükten sonra Ertuğrul Tiyatrosu'nu kurdu. Antoine'ın Darülbedayi'nin başına getirilmesinden sonra açılan sınavı kazanarak bu kurumda yardımcı öğretmen oldu.

1916'da Darülbedayi'nin ilk oyunu Çürük Temel'de oynadı. Daha sonra Berlin'e giderek film stüdyolarında, tiyatro topluluklarında figüranlık ve sahne işçiliği yaptı.

Ertuğrul, 1947'de kurulması düşünülen Devlet Tiyatrosu'nu yönetmek üzere Ankara'daki Tatbikat Sahnesi'nin başına getirildi. 1949'da Devlet Tiyatroları'nın ilk genel müdürü oldu; bu çatı altında operaya da yönetti. 1950 seçimlerinde Demokrat Parti'nin iktidara gelmesinden sonra genel müdürlükten ayrıldı; İstanbul'a giderek 1951'de Küçük Sahne'yi kurdu. 1954'te yeniden atandığı Devlet Tiyatroları genel müdürlüğü sırasında Ankara'da iki yeni sahne daha açtı. 1958'de bu görevinden ayrıldı. Ertesi yıl başladığı İstanbul Şehir Tiyatrosu yöneticiliğini 1968'e değin sürdürdü.
 
Bu dönemde de birçok yetenekli oyuncu yönetmen ve sahne tasarımcısına Şehir Tiyatroları'nın kapısını açtı; onlara geniş olanaklar sağladı.Kadıköy, Fatih, Üsküdar ve Zeytinburnu'nda yeni semt tiyatroları açılmasını ve Rumelihisarı'nda açık hava oyunları sahnelenmesini sağladı. 1968'de görevine son verilince, İstanbul Üniversitesi İktisat Fakültesi Gazetecilik Enstitüsü'nde ve özel LCC Tiyatro Okulu'nda dersler verdi. 1974'te bir kez daha başına getirildiği İstanbul Şehir Tiyatroları'nda 1976'ya değin çalıştı. Bu son dönemde Tepebaşı Deneme Sahnesi ile Bayrampaşa ve Gültepe tiyatrolarını açtı; Yedikule Zindanları'nda bir açık hava sahnesi yapılmasına önayak oldu. 

Tiyatronun yanı sıra sinema alanında da çalışan Muhsin Ertuğrul yalnızca yurtiçinde toplam 30 film yönetti. 1919'da Berlin Stambul Film'i kurdu ve senaryosunu da kendisinin hazırladığı Samson'u çekti. Yurda dönüşünde Kemal Film'in kurulmasına yardımcı oldu ve Türkiye'deki ilk filmi İstanbul'da Bir Facia-yı Aşk'ı (1922) bu şirket adına gerçekleştirdi. 1925-27 arasında Moskova'da Goskino ve Ukrayna'da VUFKU stüdyolarında çalıştı. Tamilla ve Spartakus gibi filmleri yönetti. 

1928'de İpek Film'in kurulmasında etkili oldu. Çeşitli türden filmlerin Türk sinemasındaki ilk örneklerini verdi. Türk kadını ilk kez onun filmleriyle (Ateşten Gömlek'te Bedia Muvahhit ve Neyyire Neyir) kamera karşına çıktı. İlk renkli Türk filmi olan Halıcı Kız'ı da (1953) Muhsin Ertuğrul yönetti. Tiyatroya yaptığı hizmetlerden dolayı 1931'de Goethe Madalyası'yla ödüllendirilen Muhsin Ertuğrul, sanat yaşamının 70. Yılı kutlamalarına katılmak ve Ege Üniversitesi'nin verdiği onur doktorluğu unvanını almak için gittiği İzmir'de öldü.

Muhsin Ertuğrul gerek kendi adıyla, gerek Nabi Zeki ve Servet Moray gibi takma adlarla Türkçe'ye birçok oyun çevirdi ve uyarladı. Ayrıca başta Perdeci olmak üzere, Ahmet Rıdvan ve Füruzan Cemali imzalarıyla tiyatro yazıları yazdı. Bunlardan yapılan bir deneme Tiyatro Yazıları (1986) adıyla ölümünden sonra yayımlandı.

Anılarını İnsan ve Tiyatro Üzerine Gördüklerim (1975) başlığıyla yayımlandı. Âlim Şerif Onaran'ın Muhsin Ertuğrul'un Sineması (1984) ve Efdal Sevinçli'nin Meşrutiyet'ten Cumhuriyet'e / Sinema'dan Tiyatro'ya Muhsin Ertuğrul (1987) adlı kitapları Muhsin Ertuğrul üzerine kapsamlı çalışmalardır. Özdemir Nutku ile Efdal Sevinçli'nin yayımladıkları Benden Sonra Tufan Olmasın da (1989) Ertuğrul'un anılarını içermektedir.