14 июня 2008 года в Сувоне Максим Михайлов провёл первый матч за национальную команду, обыгравшую в рамках Мировой лиги сборную Республики Корея. Он был включён в заявку на «Финал шести» Мировой лиги и особенно ярко сыграл в матче за 3-е место, в котором сборная России одержала первую с 2002 года победу над бразильцами — за четыре сета набрал 21 очко, реализовав 68 % атак. 20-летний Михайлов являлся самым молодым игроком в составе сборной России на Олимпийских играх в Пекине, сыграл во всех матчах команды Владимира Алекно, по общему количеству набранных очков (127) стал лучшим в российской команде и вторым на турнире после американца Клейтона Стэнли. Михайлов заработал 31 очко в драматичном полуфинальном матче, в котором сборная США обыграла команду России со счётом 3:2, и 20 очков в трёхсетовой встрече с итальянцами, принёсшей сборной России бронзовые награды.