Mihajlov se narodil v roce 1934 v Pančevu u Bělehradu v rodině ruských emigrantů. Počátkem 60. let byl profesorem ruské literatury na univerzitě v chorvatském Zadaru. V 60. a 70. letech byl ale ve dvou procesech odsouzen na více než deset let vězení kvůli "protikomunistické propagandě".

Po návštěvě Sovětského svazu v roce 1964 vydal v lednu následujícího roku kritickou cestovní zprávu o stalinských zločinech pod názvem Moskevské léto. Moskva tehdy žádala jeho potrestání a z příkazu tehdejšího jugoslávského prezidenta Josipa Broze Tita byl Mihajlov zatčen a odsouzen v roce 1966 ke třem a půl rokům vězení za "poškozování pověsti cizího státu".

Bylo mu rovněž zakázáno veřejné vystupování. V roce 1975 byl znovu odsouzen, tentokrát za "šíření nepřátelské propagandy" vůči Titovu režimu v různých esejích a článcích vydávaných v Jugoslávii i v zahraničí. To mu vyneslo sedm let vězení.

Po amnestii v roce 1977, kterou podporovali známí domácí a zahraniční intelektuálové, mu bylo povoleno odjet z Jugoslávie. Usadil se ve Spojených státech, kde přednášel dějiny ruské literatury na Yaleově univerzitě. Působil i na několika vysokých školách v západní Evropě.

Po roce 1990 několikrát navštívil Srbsko, nastálo se ale vrátil domů teprve v roce 2001 po pádu režimu Slobodana Miloševiče.