В сборной Михайлов дебютировал 4 мая 1983 года в матче против Кубы в Софии (3:2). Он принял участие в чемпионате мира 1986 года в Мексике (провёл четыре матча), чемпионате мира 1994 года в США (7 матчей) и чемпионате Европы 1996 года в Англии (3 матча). Также он был в заявке сборной на чемпионате мира 1998 года во Франции, но ни одной игры на турнире не провёл. Последней игрой за сборную для Михайлова стал товарищеский матч против команды Алжира 5 июня 1998 года (2:0). Он также сыграл в товарищеском матче сборных Европы и Африки в Бари в 2001 году.