19 сентября 1941 года назначен на должность командира 361-й стрелковой дивизии, формировавшейся в Уфе и населённых пунктах Чишмы, Сафарово, Булгаково и Нижегородка. После завершения формирования дивизия была включена в состав 39-й резервной армии и затем находилась в Пошехонье-Володарск (Ярославская область), где находилась в течение месяца и к 21 декабря была передислоцирована в район южнее Торжка. Вскоре дивизия вела боевые действия в ходе Ржевско-Сычевской наступательной операции, во время которой отличилась и 17 марта 1942 года была преобразована в 21-ю гвардейскую стрелковую дивизию. 11 июня того же года командир дивизии Михайлов был тяжело ранен, после чего находился на лечении в госпитале. После выздоровления в сентябре вернулся на занимаемую должность. Вскоре дивизия под командованием Михайлова принимала участие в ходе Великолукской и Невельской наступательных операций, а также в освобождении города Невель (Псковская область), за что получила почётное наименование «Невельская».