Viene cresciuta dalla madre (il padre abbandona la famiglia nel 1910) insieme alla sorella Gaetana Cesira, detta Mitì, ed al fratello Ottone, detto Totò; da adolescente inizia a lavorare al Teatro Fiandra nella sua città natale, dove debutta come cantante nel 1924; forma poi un trio con i fratelli, con cui inizia a cantare negli spettacoli di avanspettacolo e di rivista. In quel periodo frequenta il principe Umberto di Savoia.
Spesso ospite in televisione, dove veniva chiamata ad interpretare canzoni degli anni venti, trenta e quaranta, si ricordano soprattutto le sue apparizioni a fianco di Mina (che diventerà anche la sua discografica, quando Milly inciderà per la PDU). Di rilievo la partecipazione a Studio Uno, nell'edizione del 1965 diretta da Antonello Falqui, come ospite fissa con la rubrica di canzoni del repertorio tra le due guerre mondiali, cantate in una magnifica ambientazione a tinta unita (fondale, vestiti e pianoforte), prima in nero e poi in bianco, talvolta in duetto con Lelio Luttazzi, oltre a partecipare alle fantasie musicali a chiusura di ogni puntata. La sua partecipazione era aperta da una sigla cantata e ballata, ogni volta diversa ma chiusa sempre con la frase "come nei mille, mille, mille, ritornelli di Milly", che ricordava con nostalgia la classe delle canzoni d'amore "di una volta", ma anche l'ironia, talvolta spavalda, e l'ingenuità dei testi, che la stessa Milly presentava con una breve introduzione parlata.
Non abbandona nel frattempo l'attività dal vivo, esibendosi in molti spettacoli, tra cui il recital L'amore e la guerra, con Achille Millo; torna anche a dedicarsi, seppur sporadicamente, al cinema, (Il conformista, 1970, di Bernardo Bertolucci). Negli anni '80 tenne numerosi concerti a Milano al Teatro Filodrammatici e alla Civica Scuola del Piccolo Teatro con la regia di Filippo Crivelli che curò anche il trionfale recital alla Piccola Scala dove Milly interpretava ben 50 brani. L'ultimo recital è a Palermo, il 3 agosto 1980. Nel 1972 è uscito l'album D'amore e di libertà, il quale fu successivamente ristampato nel 1997 con il titolo di La leggenda di Milly.