Mikkel Ødelien ble medlem av Det Norske Videnskaps-Akademi i 1950 og ble utnevnt til ridder av første klasse av St. Olavs Orden i 1959. Han var medlem av flere utenlandske vitenskapsakademier og selskaper og var æresdoktor ved Kungliga Lantbruksakademien ved Uppsala universitet (1962).