Com uma prática artística múltipla, Miguel Rio Branco concebe suas obras sobretudo por meio da fotografia, cinema e instalações. Desde a década de 1980 é reconhecido internacionalmente pelo seu trabalho fotográfico com contrastes cromáticos que salientam questões essenciais à humanidade, explorando imagens ligadas à sensualidade, gozo, violência, decadência e morte. Ao diluir os contornos das imagens e criar jogos de espelhamentos e texturas, sua poética se realiza na proposição de uma espécie de colagem e arquivo vivo das impressões captadas. Os polípticos, recorrentes em sua prática, são exercícios acerca das possibilidades de moldagem das imagens na busca por construir narrativas intermináveis. 

Recentemente, realizou exposições individuais na França, Espanha, Japão, Holanda, Suécia e no Brasil. Destas, destaca-se a mostra panorâmica Palavras cruzadas, sonhadas, rasgadas, roubadas, usadas, sangradas, realizada no Instituto Moreira Salles – IMS, São Paulo (2021), no IMS Rio de Janeiro (2022), e na Fundação Iberê Camargo, Porto Alegre, Brasil (2023); De Tokyo Blues hacia Gritos Sordos, Centro Niemeyer, Arévalo, Espanha (2024); Photographies 1968-1992, Le Bal, Paris, França (2020); Nada levarei quando morrer, MASP, São Paulo, Brasil (2017); e Teoria da Cor, Pinacoteca de São Paulo, Brasil (2014). Além disso, o Instituto Inhotim, em Brumadinho, Minas Gerais, Brasil, mantém um pavilhão dedicado à sua obra desde 2010. 

Entre suas participações em exposições coletivas, são destaques: Four Photographers, Four Places, MoMA, Nova York, Estados Unidos (2019); 33ª Bienal de São Paulo, Brasil (2018); Maison Européenne de la Photographie, Paris, França (2018); Troposphere, Beijing Minsheng Art Museum, Pequim, China (2017); Os Muitos e o Um, Instituto Tomie Ohtake, São Paulo, Brasil (2016); e América Latina 1963-2013, Fondation Cartier pour l’Art Contemporain, Paris, França (2013). 

Suas fotografias foram publicadas em diversas revistas, tanto nacionais quanto internacionais. É o caso da Stern, Aperture, Photo Magazine, Europeo, Paseante e National Geographic. Suas obras estão presentes em coleções de instituições como o MoMA, Estados Unidos; MAM Rio de Janeiro, Brasil; MAM São Paulo, Brasil; MASP, Brasil; Centro Georges Pompidou, França; San Francisco Museum of Modern Art, Estados Unidos; Stedelijk Museum, Holanda; Museum of Photographic Arts of San Diego, Estados Unidos; e Metropolitan Museum, Estados Unidos.