После окончания академии Александр Николаевич Михоленок проходил службу в научно-исследовательской лаборатории академии на кафедре «Оптико-электронные средства разведки» в должностях младшего научного сотрудника, старшего научного сотрудника, а затем в должности преподавателя кафедры «Тактика и оперативное искусство». В этот период проводил большую работу по полунатурному моделированию процессов сбора и обработки данных воздушной разведки, по разработке методов и алгоритмов автоматического распознавания изображений.

Полученный в ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского опыт научной и педагогической деятельности позволил Александру Николаевичу встать у истоков разработки в нашей стране малоразмерных беспилотных летательных аппаратов для решения широкого класса специальных задач. После увольнения из Вооруженных Сил работал главным конструктором СКБ «Топаз».

Автор более 50 научных и учебно-методических работ, ряда изобретений, а также авторских свидетельств.

Активная научная и общественная деятельность А. Н. Михоленка отмечена почетным орденом ФСБ РФ «За укрепление национальной безопасности» и медалью Международной академии духовного мира «За укрепление мира».

Награжден 8 медалями.