Игрок саратовского «Кристалла» (1962—1965), Локомотива (Москва) (1965—1967) и ЦСКА (1967—1980).
Лучший нападающий чемпионатов мира 1973 и 1979 годов. Лучший снайпер чемпионатов мира 1977 и 1978 годов. Лучший бомбардир чемпионата мира 1974 года. Всего на чемпионатах мира и зимних Олимпийских играх сыграл 120 матчей, забил 109 голов.
После окончания игровой карьеры стал тренером.
В 1981—1984, 1992—1997, 2002—2005 годах и в марте-ноябре 2006 года — главный тренер СКА (Санкт-Петербург) (третий призёр чемпионата МХЛ 1994); в 1998—2001 годах — главный тренер ЦСКА.
С ноября 2007 года по 2009 год — главный тренер ХК «Металлург» Новокузнецк.
Под его руководством (1992—1995, 2001—2002 годы) сборная России в 1993 году впервые в своей истории выиграла золотые медали чемпионата мира, а в 2002 году стала вице-чемпионом планеты. Входил в тренерский штаб сборной России на чемпионатах мира 2005 и 2006 года, на Олимпийских играх 2006 года.
Окончил МОГИФК (1979). Подполковник запаса.
Женат, имеет 2-х сыновей (Андрей и Егор), которые также посвятили себя хоккею. Егор Михайлов в настоящее время играет в московском Спартаке.
Награждён орденами Ленина (1978), «За заслуги перед Отечеством» IV степени (2004), Трудового Красного Знамени (1975), «Знак Почета» (1972), медалью «За трудовую доблесть» (1969).
В 2000 году введен в Зал славы ИИХФ.
С 2011 года, вместе с Владимиром Петровым, Владиславом Третьяком, Георгием Полтавченко, Сергеем Егоровым и Артуром Чилингаровым входит в попечительский совет Международного турнира по хоккею с шайбой Arctic Cup