После окончания МФТИ Михаил Леонидович Тюляев был призван в Вооруженные Силы и направлен на обучение в ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского по программе подготовки офицеров-математиков. Окончив академию, дальнейшую службу проходил в научно-исследовательской лаборатории кафедры электрооборудования. С 2003 по 2005 г. — начальник НИЛ. Зарекомендовав себя хорошим организатором научно-исследовательских работ, в 2005 г. назначается заместителем, а в 2008 г. — начальником одного из научно-исследовательских подразделений академии.

Достиг высоких научных результатов в исследованиях, связанных с созданием перспективных электроэнергетических комплексов летательных аппаратов военного назначения и с разработкой современных методов синтеза систем автоматического управления. При его непосредственном участии разработан и модернизирован программный комплекс для автоматизированного моделирования самолетных систем электроснабжения.

Научные разработки М. Л. Тюляева использованы при создании лабораторного образца первого отечественного цифрового блока регулирования, защиты и управления.

Является автором более 70 научных и учебно-методических трудов.

Награжден 3 медалями.