Nació el 14 de agosto de 1986 en Chernivtsi, Ucrania. Pero cuando tenía ocho años, su familia decidió trasladarse a Los Ángeles, Estado Unidos. Allí comenzó a estudiar teatro y consiguió varios trabajos como modelo publicitaria infantil.

Su gran oportunidad le llegó en 1998, cuando fue elegida para interpretar a Jackie en la exitosa serie televisiva That 70’s Show, que relata la vida de un grupo de adolescentes de los años setenta. En el casting se había establecido que ese papel sería interpretado por una joven mayor de dieciocho años. Mila alegó que en su cumpleaños llegaría a la edad requerida, pero en realidad apenas tenía catorce años, dato que fue descubierto después de haber sido seleccionada. Igualmente, los directores decidieron mantenerla como parte del elenco, pues era la persona que mejor encajaba con el personaje y además, valoraron su creatividad a la hora de conseguir la audición.

Su participación en el programa le brindó un gran reconocimiento entre el público estadounidense.

Mila ha aparecido en videos musicales de diferentes grupos como de Jaded de Aerosmith o The End Has No End de The Strokes. Además, ha intervenido en exitosas películas como Get Over It, After Sex, Forgetting Sarah Marshall, Max Payne y Black Swan. En esta última encarnó a Lily, la rival del personaje protagónico, interpretado por Natalie Portman.

En 2010, la actriz rodó en la ciudad de Nueva York Friends With Benefits junto a Justin Timberlake, una comedia romántica dirigida por Will Gluck, que cuenta la historia de unos amigos con derecho a roce.

Actualmente, Mila es la voz de Meg Griffin en la serie de animación Padre de Familia. Estuvo ocho años en pareja con el excéntrico Macaulay Culkin y a partir del verano pasado mantiene una relación con el actor Ashton Kutcher.