Voinov on edustanut maataan kolmissa alle 20-vuotiaiden maailmanmestaruuskilpailuissa ja kaksissa alle 18-vuotiaiden maailmanmestaruuskilpailuissa. Hän oli voittamassa alle 20-vuotiaissa MM-hopeaa vuonna 2007 sekä MM-pronssia vuosina 2008 ja 2009 ja alle 18-vuotiaissa MM-kultaa vuonna 2007 sekä MM-hopeaa vuonna 2008. Hänet valittiin vuoden 2008 alle 18-vuotiaiden MM-turnauksen tähdistökentälliseen. Hän edusti Venäjää ensimmäistä kertaa aikuisten MM-kisoissa vuonna 2016. Voinov oli voittamassa olympiakultaa venäläisten olympiaurheilijoiden joukkueessa 2018.