Mikkel Ødelien var professor i jordkultur ved Norges Landbrukshøgskole 1932–62. Internasjonalt var han mest kjent for sin forskning om mangel på bor og andre mikronæringsstoffer. Nasjonalt bidrog han til en bred kunnskapsutvikling innen gjødsling og planteernæring.
Etter handelsskole, landbruksskole og folkehøgskole samt privatundervisning i engelsk og tysk begynte Ødelien på Norges Landbrukshøgskole (NLH) og ble cand.agric. 1918. Hans første stilling var som lærer ved Telemark landbruksskole. 1919–30 var han konsulent i beitespørsmål og forsøksleder ved Det Kgl. Selskap for Norges Vel. I arbeidet ble han godt kjent med natur- og jordbruksforholdene i Norge. Han undersøkte virkningen av gjødsling, kalking og andre kulturtiltak på avling og fôrverdi. 1919–30 utgav han Årbok for beitebruk, hvor han publiserte mange artikler.
Da professoratet i jordkultur ved NLH ble lyst ledig 1927, var ingen av søkerne kompetente. Ødelien søkte et toårig statsstipend med sikte på professoratet. Han fikk stipendet, og 1930–32 studerte han i København, Halle, Berlin og Zürich.
Ødelien ble utnevnt til professor i jordkultur ved NLH 1932. Han gikk straks i gang med et nytt forskningsanlegg. Stortinget hadde gitt en førstebevilgning til kjøp av forsøksgård, men 1933 var det lite midler tilgjengelig for investeringer, og Landbruksdepartementet meldte at den tidligere bevilgningen kunne gå til andre. I all hast ble det planlagt et veksthus for karforsøk og et lysimeteranlegg for studier av vann- og næringsbalanser. Landbruksdepartementet godkjente planene, og Ødelien fikk mulighet til å drive grunnleggende undersøkelser om bl.a. mikronæringsstoffer.
Fra 1936 arbeidet Ødelien med bormangel; resultatene ble publisert 1937 og 1938. Senere arbeidet han også med kobber og molybden. I forsøk med gjødslingsintensitet målte han avling og kvalitet, bl.a. i et arbeid med nitrogenmengder og høstetider. Han utførte forsøk for å få frem tall for nytten av husdyrgjødsel. I en tid med økende gjødselmengder og bruk av mineralgjødsel (NPK) kunne det bli ubalanse i næringstilførselen. Gjennom samarbeid med landbrukskonsulent R. D. Tønneson i Norsk Hydro ble det tilsatt mikronæringsstoffer, magnesium og svovel til NPK-gjødsel.
Ødeliens forskning bidrog med ny kunnskap på omtrent alle områder innen jordkultur, men særlig viktig for norsk landbruk var den nye kunnskapen om gjødsling og produktkvalitet, mikronæringsstoffer og tungmetaller. Sammen med Torstein Christensen skrev han 1932 læreboken Jordkultur og gjødsellære. Tidligere hadde han skrevet en håndbok, Beitene, deres betydning, kultivering og bruk.
Ødelien hadde mange verv. Han var leder for Landbruksdepartementets utvalg for organisering av landbruksforskningen 1941–48, som bl.a. resulterte i opprettelsen av Kontoret for landbruksforskning 1947. Han var leder av utvalget som førte til etableringen av Norges landbruksvitenskapelige forskningsråd (NLVF) 1949 og var medlem av NLVF 1950–51 og 1953–61, av NLVFs arbeidsutvalg 1955–61 og av Forskningsrådenes fellesutvalg 1955–59. Videre var han leder for Rådet for jordbruksforsøk 1940–50. Han var også medlem av Fertiliser Sub-Committee under OECD 1951–52 og styreleder for Selskapet Ny Jord 1948–61.
Ødelien var sakkyndig ved besettelse av flere professorater ved nordiske landbrukshøgskoler, samt professorater og andre stillinger ved NLH. Han har vært sakkyndig ved vassdragsskjønn og skjønn om skader på jord. Som pensjonist var han 1964 med i en gruppe som skulle foreslå organisering og utbygging av landbruksforskningen i Hellas, og 1967 var han engasjert av NORAD på Madagaskar. Sin siste publikasjon leverte han 1983, det året han fylte 90 år.
Ødelien var instituttleder i 30 år, medlem av professorutvalget 1939–42, 1950–53 og rektor 1954–56. Han trakk seg fra rektorembetet ett år før tiden, fordi han ville tilbake til faglig arbeid. Som møteleder førte han sakene raskt frem til avgjørelse og kunne løse opp konflikter, ofte ved enkle grep. Han var en mester i å finne enkle formuleringer når han skulle oppsummere dagens saker. Hans stil var preget av nøkternhet, klarhet og god form. Han var alltid godt forberedt, alltid konsentrert, uten for mange og sterke ord. Den store respekt han nøt, bygde på hans brede innsikt og rettlinjede karakter.
Ødelien fikk mye heder for sitt virke. Han var medlem av Det Norske Videnskaps-Akademi fra 1950 og ble utnevnt til ridder av 1. klasse av St. Olavs Orden 1959. Han var medlem av flere utenlandske vitenskapsakademier og -selskaper og æresdoktor ved Kgl. Lantbrukshögskolan i Uppsala (1962).