Malykhin dorastał w syberyjskim mieście Kemerowo i zbudował imponujące zaplecze zapaśnicze: zdobył tytuł Mistrza Sportu w zapasach w stylu wolnym, wywalczył brąz na rosyjskich mistrzostwach w wadze ciężkiej (2013) oraz złoto na mistrzostwach Europy w submission grapplingu (2016). Jego zawodowa kariera MMA rozpoczęła się we wrześniu 2016 roku w rosyjskich regionalnych organizacjach, gdzie odniósł osiem zwycięstw z rzędu — wszystkie przez nokaut lub poddanie.
W 2020 roku podpisał kontrakt z ONE Championship, a 5 marca 2021 roku zadebiutował, zwyciężając przez TKO nad Alexandrem Machado. Jego marsz na sam szczyt był błyskawiczny: 11 lutego 2022 roku zdobył tymczasowy tytuł mistrza wagi ciężkiej, nokautując Kirilla Grishenkę; 3 grudnia 2022 roku wywalczył tytuł w wadze półciężkiej, nokautując Reiniera de Riddera w pierwszej rundzie; a 23 czerwca 2023 roku zunifikował tytuł wagi ciężkiej po zwycięstwie przez TKO nad Arjanem Bhullarem. 1 marca 2024 roku przeszedł do historii, zdobywając również tytuł wagi średniej — ponownie pokonując De Riddera przez TKO — i zostając pierwszym, jak dotąd jedynym zawodnikiem, który jednocześnie posiadał trzy mistrzowskie tytuły MMA w różnych kategoriach wagowych.
9 listopada 2024 roku niespodziewanie stracił tytuł wagi ciężkiej, przegrywając niejednogłośną decyzją z senegalskim pretendentem Oumarem „Reug Reugiem” Kane’em. Następnie Malykhin intensywnie przygotowywał się do rewanżu i 15 maja 2026 roku podczas ONE Friday Fights 154 na stadionie Lumpinee w Bangkoku odzyskał tytuł, nokautując rywala w czwartej rundzie. Bezpośrednio po walce zdjął rękawice na znak przejścia na emeryturę, co wkrótce potem potwierdziła organizacja. Zakończył karierę z zawodowym bilansem 15 zwycięstw i 1 porażki.
Ważne doprecyzowanie: w mediach Malykhin bywał nazywany „double champ”, ale określenie to odnosiło się do jego jednoczesnego posiadania wielu tytułów MMA, a nie do tytułu w innej dyscyplinie sportowej. Był zawodnikiem czystego MMA, którego podstawą były zapasy.