Родился в Москве. Годы Великой Отечественной войны провёл в эвакуации в Муроме, Новосибирске и Воронеже. В 1945 переехал в Ригу, где окончил среднюю школу, а затем юридический факультет Латвийского государственного университета. Работал следователем прокуратуры, служил в армии, был инструктором Елгавского райкома партии, затем работал в сатирическом журнале «Dadzis» («Дадзис»), главным редактором газеты «Literat?ra un m?ksla» («Литература и искусство»), на Рижской киностудии, литконсультантом в СП Латвии, в издательстве «Liesma» («Лиесма»). Был главным редактором журнала «Даугава», превратившимся под его руководством в годы перестройки в один из самых известных литературных журналов СССР. До конца 1980-х годов жил в Латвии, затем переехал в Москву.
Член СП СССР (1964) и СП Москвы (1997)
Лауреат премий «Аэлита» (1991), «Странник» (2000), им. Беляева (1994), «Паладин фантастики» (1996), «Великое кольцо» (1983).
Печатается с середины 1950-х годов. Начинал с сатирических и юмористических рассказов. Первая научно-фантастическая публикация — повесть «Особая необходимость» (1962).
Ранние фантастические произведения Михайлова («Люди Приземелья» (1964; 1966), рассказы и повести из сборника «Люди и корабли» (1967), «Чёрные журавли» (1967), «Ручей на Япете» (1971), «Исток» (1972)) написаны на хорошем литературном уровне и выделяются на общем фоне советской фантастики 1960—1970-х годов бо?льшим психологизмом, хотя и не выходят за рамки традиционной твёрдой фантастики. Герой повести «Исток» (1972) посещает Землю далёкого будущего, превращённую в своего рода игровую площадку для детей. В рассказе «„Адмирал“ над поляной» (1973) оружие утратило свою разрушительную функцию, оставшись лишь безобидной игрушкой инопланетных детей.
Более поздние произведения Михайлова всё более отходят от советского научно-фантастического канона. Так, в вызвавших большой интерес романах дилогии о звёздном капитане Ульдемире — «Сторож брату моему» (1976) и «Тогда придите, и рассудим» (1983) (названия обоих романов — библейские цитаты) описан экипаж межзвёздной экспедиции, составленный из представителей различных эпох (средневековый монах, нацистский лётчик, доисторический человек, сам Ульдемир — наш современник и др.), «изъятых» из своих времен потомками за мгновение до смерти. Их внешне «прогрессорская» деятельность на другой планете достаточно прозрачно намекала на события 1968 года в Чехословакии. Во втором романе герой встречается с двумя представителями галактического Сверхразума, с тревогой наблюдающими за технологической экспансией землян.