Mikkelsen er utdannet lege og er spesialist i fødselshjelp og kvinnesykdommer (1996) og har mastergrad i helseadministrasjon og ledelse ved Institutt for Helseledelse og Helseøkonomi, Universitetet i Oslo (2001 og 2015) samt utdanning i Executive Global Health Diplomacy, The Graduate Institute, Geneva (2014).