Родилась 17 декабря 1975 года в Киеве. Ее отец был врачом-педиатором из Черногории, а мать Галина Логинова - известная советская актриса. Родители познакомились в Киеве, но стали жить вместе уже после рождения Миллы. Детство девочки прошло в разъездах между СССР и Лондоном, где позднее стал работать ее отец. Затем в 1979 году на какое-то время они окончательно поселились в британской столице, а менее чем через год переехали в США, сначала в столицу штата Калифорния - город Сакраменто, а позднее в Лос-Анджелес.
Из-за того, что родители Миллы были из Советского Союза, в школе к ней порой относились не очень хорошо. Ее мать пыталась продолжить актерскую карьеру в США, но сильный акцент существенно препятствовал этому, хотя позднее она и сыграла в нескольких фильмах. Но в ранний период она устроилась на работу прислугой в доме режиссера Брайана де Пальмы. С раннего детства Милла росла творческой личностью: кроме занятий в актерском кружке, она училась живописи и осваивала гитару. Когда Милле было пятнадцать лет, ее отца осудили на двадцать лет за финансовые махинации с медицинскими страховками, и он провел в тюрьме пять лет.
Уже в одиннадцать лет началась модельная карьеры Миллы Йовович. Ее заметили представители рекламного агентства, и вскоре лицо Миллы украшало обложку журнала Lei. Модельная карьера стремительно набирала обороты, и в свои юные годы Милле доводилось становиться лицом такие брэндов, как L’Oreal, Revlon, Versace и Calvin Klеin. Дебют в кино состоялся в тринадцатилетнем возрасте, когда Милла исполнила роль в фильме «Слияние двух Лун», в том же году она сыграла в ленте «Ночной поезд в Катманду». Более заметной работой стала мелодрама «Возвращение в Голубую лагуну». Другой успешной картиной стал вышедший в 1992 году биографический фильм «Чаплин», где Милла исполнила роль жены легендарного актера. А на съемочной площадке фильма «Под кайфом и в смятении» Милла сблизилась с актером Шоном Эндрюсом. Пара спешно поженилась в Лас-Вегасе, а через месяц они аннулировали брак.
В 1993 году Йовович делает паузу в актерской деятельности и больше внимания уделяет музыке. Так, в 1994-м выходит ее первый альбом «The Divine Comedy», и Милла отправляется в турне по США и Европе вместе со своей группой «Plastic Has Memory».
Спустя четыре года (в 1997-м) Милла Йовович волею судьбы получила роль в новом фильме Люка Бессона «Пятый элемент». Фильм имел широкий успех, что способствовало и взлету актерской карьеры Йовович. А в конце того же года Йовович и Бессон поженились.
После участия в работе над фильмом «Его игра» Милла вновь исполняет главную роль в другом фильме Бессонна - «Жанна Д’Арк», благодаря чему закрепляет свою славу и начинает активную актерскую деятельность в последующие годы. Награду Берлинского кинофестиваля получила картина с ее участием «Отель «Миллион долларов», снятая по сценарию лидера группы U2 — Боно. В 2001 году вышла комедия «Образцовый самец», на исполнение роли модели в которой Милу пригласил актер Бен Стиллер. А в следующем году она сыграла вместе с Сэмюэлем Л. Джексоном в триллере «Дом на Турецкой улице».
Но более значимой работой в 2002-м году стала картина «Обитель зла», снятая режиссером Полом Андерсоном по мотивам культовой компьютерной игры. Ради этой роли Милла прошла специальную недельную подготовку. А после выхода фильма между Андерсоном и Йовович, к тому моменту уже разведенной с Бессоном, завязался роман, в результате которого у пары в 2007-м году родилась дочь, и они поженились. А у самого фильма «Обитель зла» позднее вышло еще три части в виде продолжения, и идет работа над следующей.
На волне успеха свет увидели такие картины с участием Миллы Йовович, как «Кукла», «Ну ты и придурок», «Четвертый вид», «Идеальный побег» и «Стоун». Среди недавних работ можно отметить ленты «Лица в толпе» и «Мушкетеры».
Также Милла Йовович продолжает модельную деятельность и вместе с бывшей моделью Кармен Хоук создала линию одежды «Jovovich-Hawk».
