Սովորել է Թիֆլիսի երրորդ արական գիմնազիայում: 1908թ. Դեկտեմբերի 23-ին, լինելով 8-րդ դասարանի աշակերտ, հոր հետ միասին ձերբակալվել է և նստել Մետեխի բանտում: 1911թ. ընդունվել է Պետերբուրգի համալսարանի ֆիզի-կամաթեմատիկական ֆակուլտետի բնագիտական բաժին, որն ավարտել է 1916թ.: Ապա սովորել է նույն քաղաքի Սակրավորների ուսումնարանում: Զինվորական ծառայության է անցել Ալեքսանդրապոլում: 1916թ. կամավորականների կազմում մեկնել է Արևմտյան Հայաստան (Իգդիր, Դիադին), աշխատել է հայ երրորդ կամավորական խմբում և զբաղվել որբերի խնդիրներով: Այնուհետև ուսուցչության է անցել Թիֆլիսում և Շուլավերում (Շահումյան), զբաղվել է այգեգործության ու պտղաբուծության վերաբերյալ գիտական աշխատանքով: Ամուսնացել է Մարիա Սոկալսկայայի հետ և ունեցել երեք երեխա`Անահիտ, Վիգեն, Նադեժդա: 1937 թ. սովետական բռնապետական իշխանության կողմից ձերբակալվել է և աքսորվել Սիբիր` Տայշետ, որտեղ և մահացել է 1938թ.: Մուշեղ Թումանյանը 1955թ. հետմահու արդարացվել է:
Որդին` Վիգենը, Երկրորդ աշխարհամարտի առաջին օրերին կամավոր մեկնել է ռազմաճակատ և զոհվել Մոսկվայի մատույցներում մղվող մարտերում 1941-ին՝ ընդամենը 21 տարեկան հասակում: