Sırp bir baba ve Rus bir annenin çocuğu olarak 1975'te Kiev'de doğdu ve çocukluğunu Ukrayna'da geçirdi. Babası Bogic pediatrist, annesi Galina Jovovich (Loginova) ise oyuncudur. 5 yaşındayken ailesiyle birlikte önce Londra'ya, sonra da Los Angeles'a taşındı. Taşınmalarından kısa bir süre sonra anne ve babası ayrıldı. Babası daha sonra yasal sorunlar yaşadı ve 5 yıl kadar hapis yattı. Milla 7. sınıfa kadar okuduktan sonra okulu bıraktı ve mankenlik kariyerine konsantre oldu. Mesleğe adım attığında henüz on bir yaşındaydı. Kısa bir sure içinde Vogue ve Harper's Bazaar dergilerine kapak oldu. Aynı yıllarda oyunculuk eğitimi de alıyordu.

Bazı televizyon filmleri ve dizilerde rol aldıktan sonra gerçek anlamda kariyerine 1991 yılında William Graham'in yönettiği “Mavi Göle Dönüş” isimli film ile başladı. Tüm şarkılarını kendi yazdığı İlk albümünü “The Divine Comedy” ismiyle çıkardı. 1997 yılında Luc Besson'un yönettiği ve başrollerini Bruce Willis ve Gary Oldman ile paylaştığı Beşinci Element filmiyle uluslararası arenada büyük başarılar elde etti. Cannes Film Festivali’nin açılış filmi olarak gösterime giren film hasılat rekorları kırdı.Luc Besson’un JEANNE D’ARC filmindeki rolünün tam tersi bir karakteri canlandırdığı Wim Wenders’in THE MILLION DOLLAR HOTEL filminde drama alanındaki üstün oyunculuk yeteneklerini sergileme şansını yakaladı. 2001 yılında çekilen Michael Winterbottom yönetimindeki RÉDEMPTION, Ben Stiller’in yazıp yönettiği ZOOLANDER ve Paul Anderson’in yönettiği bir video oyunundan uyarlanan RESIDENT EVIL filmindeki performanslarıyla milyonları kendine hayran bıraktı.Bob Rafelson yönetimindeki SANS MOTIF APPARENT ve Brian Burns’un yönettiği STUPID MAN filmlerinin çekimlerini tamamladıktan sonra 2004 yılında sinema severlerle buluşan RESIDENT EVIL:APOCALYPSE filminde zombilerle savaşmak için Alice rolüne hazırlanmaya başladı.Milla, 2006 yılında Kurt Wimmer yönetiminde çekilen ULTRAVIOLET isimli bilim kurgu türündeki film ile sinema severlere soğuk terler döktürdü. Oyuncu aynı zamanda Stephen Dorff ve Andie MacDowell’inda rol aldığı ve Gary Lennon tarafından yönetilen “45” isimli filme rol aldı.Kısa bir sure önce de Michael Cristofer tarafından yönetilen FADE OUT filminde Bob Thornton ve serinin üçüncü filmi olan RESIDENT EVIL :EXTINCTION filminde oynadı..Milla durdurak bilmeden aynı yıl içinde A perfect Getaway, The Fourth Kind filmlerinde rol aldı beklenen filmleri arasında  "Stone"  adlı filmde Robert De Niro ve  Edward Norton ile birlikte rol alacak.

1992'de henüz 16 yaşındayken aktör Shawn Andrews ile evlendi, ancak reşit olmayan Jovovich'in evliliği annesinin başvurusuyla iptal edildi. Bu olayın ardından Avrupa'ya dönen oyuncu, Stuart Zender, Mario Sorrenti gibi isimlerle birliktelikler yaşadı. 1997'de Fransız yönetmen Luc Besson ile evlendi, ancak bu evlilik de 2 yıl sürdü. Daha sonraki yıllarda John Frusciante gibi bazı isimlerle adı geçen Jovovich, 2003'ten beri birlikte olduğu Ölümcül Deney serisinin İngiliz yönetmeni Paul W.S. Anderson ile 2009'da evlendi. Bu birliktelikten 2007 yılında Ever Gabo Anderson adlı bir kız çocuğu oldu. 2015'te ikinci kız çocuğu Dashiel Edan Anderson dünyaya geldi.

Jovovich, İngilizce'nin yanı sıra annesinin ana dili olan Rusça'ya da hakimdir. Bir çok insani yardım faaliyetlerinde bulunan Milla Jovovich Ukrayna’da engelli çocuklara yardım eli uzatan bir vakıf kurdu. Milla Rahim Kanseri Araştırma Fonu(OCRF), Amerika Kanserle Mücadele Vakfı (AMFAR), Doğal Hayati Koruma Vakfı ve UNESCO gibi birçok yardım kuruluşuna destek vermektedir. Milla arkadaşı Carmen Hawk ile ortak çalışarak, kendi deyişiyle mankenlere benzemekten bıkan bayanlar için Jovovich-Hawk adında bir giyim markası yarattı. Bu marka 2003 yılında Los Angeles’ta satışa çıktı ve seçkin kesim tarafından tutulması üzerine adını tüm dünyaya duyurdu. Milla ve Carmen her ikisi de tasarımcılık yapmaktadır. Ayrıca uzun yıllar L’Oréal Paris'in dünya çapındaki elçilerinden biri olan Milla birçok kozmetik firmasının resmi yüzü olmuştur.