Michailitsjenko speelde in totaal 36 keer voor het nationale elftal van de Sovjet-Unie. Hij was lid van het team dat in 1988 op de Olympische Spelen een gouden medaille in de wacht sleepte. Ook bereikte hij die zomer de finale van het EK 1988, waarin werd verloren van het Nederlands elftal. In 1992 nam Michailitsjenko ook deel aan het EK 1992 met het Gemenebest van Onafhankelijke Staten. Daarnaast kwam de middenvelder nog tweemaal in actie voor het nationale elftal van Oekraïne.