Дебютировал в национальной сборной в товарищеском матче с командой Израиля 12 марта 1997 года. В отборочном турнире чемпионата Европы 2000 сыграл во всех восьми матчах, забил победный гол в игре против Англии. На Евро-2000 провёл 3 матча, забил гол в ворота сборной Бельгии. Перед чемпионатом мира 2002 года капитан сборной Швеции Патрик Андерссон получил травму, и новым капитаном стал Мьельбю. На ЧМ-2002 провёл без замен все 4 игры, был включён ФИФА в список кандидатов в символическую сборную турнира. Был включён в заявку на Евро-2004, но не играл. Последний матч за сборную провёл 9 октября 2004 года, это был отборочный матч чемпионата мира против команды Венгрии.