Геолог, член-корреспондент РАН, лауреат премии им. И.М. Губкина (1986). Окончил Ленинградский горный институт (1959) и матмех ЛГУ (1969). Работал во ВНИГРИ, с 1986 года — директор института. Пионер применения математических методов и компьютерных технологий в нефтяной геологии. Автор более 300 научных работ, включая 30 монографий, специалист по прогнозированию нефтегазоносности и разработке месторождений тяжёлых нефтей. Преподавал в Горном институте, читал курсы по системному анализу и математическому моделированию в геологии.
Скончался М.Д. Белонин в 2006 году, похоронен в Санкт-Петербурге на Смоленском кладбище.
Текст статьи и фото могилы предоставил Сергей Ивановский.