Débarqué le 27 juin, il s'engage dans les Forces aériennes françaises libres (FAFL) le 1er juillet 1940. Après un séjour au camp d'Odiham puis une longue année d'entraînement, il est envoyé à partir d'août 1941 en stage dans un Operational Training Unit de la Royal Air Force.

Promu sergent-chef il est affecté au Squadron 232 de la RAF en septembre 1941 avant de rejoindre, en novembre, le Groupe de Chasse "Ile-de-France" (Squadron 340) alors en formation.

Michel Boudier quitte l'Ile-de-France pour rejoindre, en janvier 1943, le Groupe de Chasse "Alsace" (Squadron 341). Promu capitaine le 16 mars 1943, il prend, au sein du Groupe Alsace, le commandement de l'Escadrille "Mulhouse". Il accomplit avec son unité de nombreuses missions sur la France et la Belgique et abat un nouvel appareil ennemi le 17 mai 1943 au-dessus de la région de Caen.

Entre le 16 juillet et le 23 septembre 1943 il multiplie presque par deux son tableau de chasse, endommageant quatre avions allemands et en détruisant trois. A partir octobre 1943, il effectue un séjour à l'Etat-Major à Londres avant de retrouver le groupe Alsace le 16 février 1944. Il reprend ses missions offensives, détruisant au sol de nombreux objectifs ennemis.

Abattu le 9 juillet 1944, après avoir descendu un Me 109, sa huitième victoire aérienne, il parvient à contacter un réseau d'évasion mais il est arrêté par la Gestapo, incarcéré et condamné à mort. Reconnu finalement comme un soldat régulier, ses juges l'envoient en Allemagne dans un oflag à Nuremberg puis à Munich. Il est libéré par l'avance alliée le 29 avril 1945.

Michel Boudier termine la guerre avec un palmarès de 337 missions de chasse totalisant 436 heures de vol de guerre, 8 victoires officielles et 7 probables. Adjoint au commandant du Groupe de Chasse 2/5 "Lafayette" en juillet 1945, il est volontaire pour l'Indochine et est affecté à la 2ème Escadre de Chasse en Extrême-Orient en février 1947 ; six mois plus tard il rejoint les rangs de la 4ème Escadre de Chasse.

Le 1er janvier 1949 le commandant Michel Boudier rejoint la 5ème Escadre de Chasse avant, quatre mois plus tard d'être nommé commandant du Groupe de Chasse 1/5 "Vendée" avec lequel il repart pour l'Indochine jusqu'en août 1949. Il y aura accompli au total 421 missions en 482 heures de vol en opérations.

Il sert ensuite en Algérie, notamment comme chef du 3ème Bureau de la 5ème Région Aérienne à Alger, jusqu'au moment où il reçoit ses galons de lieutenant-colonel en janvier 1955. Affecté ensuite au Maroc, au commandement de l'Escadre de Chasse 00.008 à Rabat jusqu'en décembre 1956, le lieutenant-colonel Boudier sert ensuite à l'Etat-major des Forces Aériennes Alliées du Centre Europe à Fontainebleau.