Выступал за «Строитель», с 1957 года - «Локомотив» (Калинин).
Чемпион СССР 1956 на дистанции 1500 метров. Серебряный призёр чемпионатов СССР (1955 - на дистанции 1500 метров, 1956 - в классическом многоборье). Бронзовый призёр чемпионатов СССР (1955 и 1956 - на дистанции 500 метров).
Олимпийский чемпион 1956 года в беге на 1500 метров (разделил первое место с Евгением Гришиным).
Спустя 50 лет в интервью тверской газете «Караван+Я» Юрий Матвеевич Михайлов вспоминал:
С 1969 года - бессменный директор тверской ДЮСШ № 4.
Представлял ФСО «Россия».
Награждён медалью «За трудовую доблесть» и крестом Святого Михаила Тверского.
Скончался 15 июля 2008 года в Твери. Похоронен на Дмитрово-Черкасском кладбище в Твери.