Отказался от назначения в гвардейский полк, усмирявший восстание в Польше, был направлен для прохождения службы в Туркестан.
Занимаясь в Московском кадетском корпусе, в котором общественные науки преподавали либерально настроенные профессора, люди передовых взглядов, увлекся демократическими идеями, трудами Герцена, Чернышевского, Добролюбова, Фурье и Оуэна, Гегеля.
В 1870 году переведен в Николаев, где организовал революционные офицерские кружки, присоединившиеся в 1881 году к “Народной воле”. Этому способствовали личные связи М. Ю. Ашенбреннера с Желябовым, Фроленко, Фигнер и другими будущими народовольцами.
После убийства народовольцами царя Александра II и разгрома Исполнительного комитета “Народной воли” военный центр направил его по городам России с задачей объединить существующие в гарнизонах кружки, подготовить новые революционные выступления против самодержавия. Он побывал в Пскове, Минске, Риге, в других городах, а также в Смоленске, где проживал его брат, находились родственники со стороны матери. Здесь он был арестован 29 марта 1883 года.
Судом над членами “Народной воли” в сентябре-октябре 1884 года (“процесс 14-ти”) М. Ю. Ашенбреннер, имевший к тому времени звание подполковника царской армии, был приговорен к смертной казни. Ее заменили пожизненным заключением в Шлиссельбургской крепости.
В 1904 году был освобожден и направлен под полицейский надзор в Смоленск. Продолжал заниматься революционной деятельностью, помогая партии эсеров, но не вошел в нее из-за несогласия с тактикой индивидуального террора. Пользовался большим авторитетом и популярностью в Смоленске и губернии как ветеран революционного движения, борец против самодержавия. 3 марта 1917 года Временный городской исполнительный комитет единодушно избрал его своим почетным председателем.
М. Ю. Ашенбреннер принимал активное участие в работе Починковского союза товарищества кооперативов. Занимался литературным трудом, печатался в журналах “Былое”,”Минувшие годы”, читал лекции в Смоленском политехническом институте по курсам “История развития русской общественной мысли”, ”История революционного движения в России”. После закрытия института переехал в Москву.
8 августа 1917 года городская дума избрала М. Ю. Ашенбреннера почетным гражданином Смоленска.
В последние годы своей жизни М. Ю. Ашенбреннер занимался научной работой в Химическом институте имени Л. Я. Карпова, стал его директором, активно участвовал в организации Биохимического института Наркомзема. Имя ветерана революционного движения было присвоено 2-й Московской пехотной школе. В 1924 году приказом Реввоенсовета СССР ему было присвоено почетное звание “старейший красноармеец”.
Умер 11 ноября 1926 года. Похоронен в Москве.