Милла родилась в Киеве 17 декабря 1975 года . Её отец — Богдан Йовович, врач, по национальности серб родом из Черногории; мать Миллы — Галина Логинова,  по национальности русская, советская актриса. В детстве Милла как и все дети ходила в садик. В 1980 году семья переехала в Лондон, затем в Сакраменто, США, и потом в Лос-Анджелес.

Её родители, в начале 1980-х годов, работали прислугой в доме режиссёра Брайана де Пальма. В школе к ней относились неприязненно потому, что её родители были из Советского Союза (это было связано с новым витком холодной войны).  Когда Милла отметила своё пятнадцатилетие,  был арестован  и осуждён на 20 лет за  махинации с медицинскими страховками её отец (он провёл  в тюрьме пять лет).

Йовович в модельном бизнесе с 11 лет.  Впервые в качестве модели появилась на обложке итальянского журнала «Lei». ПозжеРичард Аведон,  известный американский фотограф,  предложил ей сделать для журнала «Mademoiselle» фотосессию. Но когда редактор журнала узнал возраст юной модели, он поспешил снять фото Миллы. Но после предупреждения, последовавшего со стороны Аведона, фотографии были восстановлены.  Проблема привлечения не достигших совершенолетия в шоу-бизнес на пару месяцев стала предметом дискусий и разговоров американских ток-шоу. В этот год Милла Йовович появилась на обложках пятнадцати различных журналов.

Йовович также участвовала в рекламной кампании от Revlon «Самые незабываемые женщины мира».  Ею были заключёны  контракты с  такими фирмами как:  Hugo Boss, Guess, Calvin Klein; гонорары от которых достигали 3 тысяч долларов в день. C 1998 года — Милла рекламное лицо L’Oreal.

В кино её дебют состоялся в возрасте  13-ти лет в фильме Залмана Кинга «Слияние двух лун» (1988). А уже в возрасте пятнадцати  лет снялась в главной роли  фильма «Возвращение в голубую лагуну» (1991).  В  картине «Чаплин»(1992 г)  сыграла жену Чарли Чаплина — Милдред Харрис.  С актёром Шоном Эндрюсом Милла познакомилась на съёмках фильма «Под кайфом в смятении»,  где она сыграла небольшую эпизодическую роль. Их свадьба состоялась  в октябре 1992 года, но уже через месяц их брак развалился.

Свой первый музыкальный альбом «The Divine Comedy» («Божественная комедия»),  Йовович выпускает  в 1994 году.  Милла,  в составе своей группы «Plastic Has Memory», отправляется  на гастроли по Европе и США.

Но уже в 1996 году она вновь возвращается в кино и  участвует в кастинге на главную роль в фильме режиссёра Люка Бессона. Со второй попытки она всё-таки получает эту роль и в 1997 году снимается в фильме «Пятый элемент». После этой роли Мила выходит замуж за Бессона.  В 1999 году сыграла главную роль Жанны Д`Арк в одноимённом фильме Люка Бессона и в этом же году их брак расспался. В 1998 году Милла предстала перед публикой в роли проститутки в картине режисёра Спайка Ли «Его игра»  с Дензелом Вашингтоном в главной роли.

На открытии Берлинского кинофестиваля, в 2000 году,  состоялась премьера нового фильма с участием Миллы Йовович и Мела Гибсона — фильм Вима Вендерса «Отель „Миллион долларов“»  сценарий к которому написал солист группы U2 — Боно.  Эта картина получила на фестивале приз — «Серебрянный медведь». В 2001 году Милла снялась в комедии Бена Стиллера «Образцовый самец».

Милла Йовович вместе с моделью Кармен Хоук является создателем целой линии одежды «Jovovich-Hawk».  В 2004 году она являлась самой высокооплачиваемой моделью, рекламируя косметику фирмы L’Oreal.  Согласно  журналу Forbes  доход Милла Йовович составил 10,5 млн долларов (это с учётом гонораров за съёмках в картинах). В 2005 году Милла,  для принятия участия в праздновании 80-летия международного детского лагеря «Артек»^, посетила Украину.

Милла Йовович снялась ещё в трёх боевиках «Обитель зла» режиссёра Пола Андерсона,  триллере «Ультрафиолет» ( март 2006 года )и криминальной драме «45-й калибр», премьера которой состоялась в том же году.  Йовович собирается сняться в четвёртой части «Обители зла». На её официальном сайте  было объявлено об участии в фильме режисёра Пола Верхувена «The Winter Queen» по роману Бориса Акунина. 28 февраля 2007 года Верхувен заявил, что название фильма скорей всего будет изменено в соответствии с оригиналом на «Азазель» (Азазель  согласно верованиям древних евреев – это демон пустыни).  Новое название, по  мнению Верхувена, является более чем интригующим.