Милена Милотинова е родена в София на 10 септември 1968 г. Завършва Софийския университет със специалност българска филология и втора специалност – английски език и литература. Дипломна работа прави във Факултета по журналистика на СУ и преминава през специализация в BBC. Започва работа в БНТ още като студентка. Работи в БНТ между 1990 – 2001 отначало като репортер, а от 1992 – и като водещ на „По света и у нас“. Получава множество професионални и зрителски награди (от фестивала за документално кино „Златния ритон“, от „Репортер на годината“ и др.), между които най-много за документалния си филм от 1998 година „Хроника на едно национално предателство“, разказващ за насилствената македонизация на Пиринския край между 1946 – 1948 година. През 1999 година прави документалния филм „Само защото бяха българи“, разказващ за политическия терор в Социалистическа република Македония срещу местните българи. Милотинова прави редица документални филми освен за Македония, и за българите от Западните покрайнини и на други теми още в началото на 90-те години. Филмът ѝ „Спасените“ за спасяването на българските евреи беше представен при голям интерес и в Израел и Люксембург.

След излъчен получен от международния новинарски видеообмен суров материал от войната в Чечня през 2000 година, тя е временно свалена от екран като водещ на „По света и у нас“ и репортерства за новините на БНТ от страната и чужбина. През декември 2000 отново я връщат на екран като водещ на новините.

Избрана е за народен представител в 39-то Народно събрание от листата на НДСВ. В парламента е председател на парламентарната комисия по медии и член на Комисията по външна политика, отбрана и сигурност. По време на мандата си в НС е член и на българската делегация в Парламентарната асамблея на Съвета на Европа, където работи в 2 парламентарни комисии – Комисията по социални въпроси и Комисията по образование, наука и култура, както и на Подкомисията по медии към ПАСЕ.