Mykola Avilov fait ses débuts sur la scène internationale lors des Jeux olympiques de 1968 à Mexico, en terminant à la quatrième place finale du concours du décathlon. Handicapé par des blessures dès la saison suivante, l'Ukrainien peine à maintenir son niveau de performance et ne prend que la des Championnats d'Europe d'athlétisme 1969 d'Athènes.