Родился в Свердловске (ныне Екатеринбург). В 1990 году окончил Свердловское военное суворовское училище. В 1994 году окончил Челябинское высшее танковое командное училище имени 50-летия Великого Октября. Военную службу начал в строевых частях Сухопутных войск в должности командира танкового взвода. А в 2006 году окончил Общевойсковую Академию ВС РФ. С 2008 по 2009 год – командир 81 гвардейского мотострелкового полка. Затем командовал 69 отдельной бригадой прикрытия 35 общевойсковой армии Восточного военного округа. Далее в течение нескольких лет был командиром 37 отдельной гвардейской мотострелковой бригады имени Е.А. Щаденко (место дислокации – город Кяхта). В 2019 году окончил военную Академию Генштаба РФ. До 2019 года – командир 473 окружного учебного центра подготовки младшего состава для общевойсковых подразделений. Участвовал в военной операции в Сирии.

С июня 2022 года возглавил 1 Донецкий армейский корпус Народной милиции ДНР. Успешно руководил боевыми действиями корпуса на Марьинском направлении, операциями по освобождению Авдеевки и поселка Нью-Йорк. Летом 2024 года этот корпус был преобразован в 51 Донецкую общевойсковую армию Южного военного округа, и ее возглавил генерал-лейтенант Сергей Мильчаков. Указом Президента РФ от августа 2024 года ему присвоено звание Героя России. В декабре 2024 года в Екатеринбургском суворовском военном училище открыт бюст Герою.

Герой Российской Федерации
Орден Александра Невского
Орден Мужества
Орден «За военные заслуги»
Медаль ордена «За заслуги перед Отечеством»