Прочно став основным диагональным сборной России, Максим Михайлов в 2010—2011 годах завоёвывал индивидуальные призы на всех официальных соревнованиях. В 2011 году выиграл золото Мировой лиги и Кубка мира и был признан самым ценным игроком обоих турниров. В заявке сборной на Олимпийские игры 2012 в Лондоне Михайлов являлся единственным диагональным и, несмотря на травму голеностопа, полученную в контрольном матче со сборной Болгарии за два дня до первой игры на Олимпиаде, вследствие которой ему, по признанию тренера Владимира Алекно, в первых встречах турнира приходилось совершать прыжки, отталкиваясь фактически только одной ногой, сыграл во всех матчах сборной России, завоевал золотую медаль и со 148 очками стал самым результативным волейболистом на лондонских Играх.