В 2014 году он в составе уже основной сборной Украины выступил на чемпионате мира по баскетболу в Испании. В 2016 году Михайлюк выступал за молодёжную сборную Украины на чемпионате мира в Хельсинки. На турнире Святослав стал самым результативным игроком команды, набирая в среднем за игру по 14,9 очка. Кроме того, он делал по 5,6 подбора, 2,7 передачи и 2,1 перехвата за игру.