За национальную команду Михайлов выступал с 1983 по 1998 год, проведя 102 игры (второй показатель в истории, рекорд принадлежит Стилияну Петрову — 105), в том числе 60 в качестве капитана (рекорд).
В составе болгарской сборной он побывал на трех чемпионатах мира (1986, 1994 — 4-е место, 1998 — был в запасе), а также Евро-1996.
В составе софийского «Левски» Михайлов трижды становился чемпионом и обладателем Кубка Болгарии. Помимо болгарских клубов, он также выступал за португальский «Белененсеш», французский «Мюлуз» и английский «Рединг».
С 2005 по 2023 год (с двухлетним перерывом) Михайлов был президентом Болгарского футбольного союза.
