Мылышкин начал работу в судебной системе в 1987 году — стажером Муромского городского суда. Уже через год был назначен судьей Александровского городского суда Владимирской области, а в 1995 году — судьей того же суда без ограничения срока полномочий.
В 2006 году назначен на должность судьи Верховного Суда.
В 2009 году вернулся во Владимирский областной суд на должность председателя. В 2015 — повторно назначен на должность.
С 2020 года является председателем Ивановского областного суда.