Po raz pierwszy na arenie międzynarodowej Sergej Mikajelian pojawił się w lutym 2008 roku, podczas mistrzostw świata juniorów w Malles Venosta, gdzie zajął 91. miejsce w sprincie stylem dowolnym i 75. miejsce w biegu na 10 km techniką klasyczną. Jeszcze trzykrotnie startował na imprezach tego cyklu, najlepszy wynik osiągając podczas mistrzostw świata juniorów w Erzurum w 2012 roku, gdzie był między innymi ósmy na dystansie 10 km stylem klasycznym. Zajął też między innymi dziewiąte miejsce w biegu łączonym na rozgrywanych w 2014 roku mistrzostwach świata młodzieżowców w Val di Fiemme.