Fa le elementari dalle suore, a Bassano del Grappa. Comincia a cantare nelle balere a sedici anni, con il nome d'arte di Sabrina. I responsabili della sua casa discografica la propongono come l'anti-Mina. A Sanremo canta brani ormai passati alle leggenda della musica leggera nazionale, Tango italiano, Flamenco rock, Quattro vestiti, Il mare nel cassetto. Negli anni Settanta, la svolta «impegnata»: la cantante interpreta a teatro Milva canta Bertolt Brecht avviando così una stagione di preziosissime collaborazioni con importanti artisti come Giorgio Strehler, Ennio Morricone e Vangelis. E' del 1982 invece la collaborazione con Franco Battiato che avrà come risultato Milva nel cassetto e Svegliando l'amante che dorme. Nel 1983 è protagonista, su Rai Uno, di una decina puntate di Buonasera con. Lavora con Berio, Astor Piazzolla e Peter Brook. Ha partecipato a vari Festival di Sanremo, senza però ottenere la vittoria, e in tv, a Canzonissima e Al Paradise, in coppia con Oreste Lionello. Nel 2007, all'età di sessantasette anni, ha partecipato nuovamente a Sanremo con una impegnata canzone, The show must go on scritta da Giorgio Faletti.
Con l'album del 2010 "Non conosco nessun patrizio", scritto e prodotto per lei da Franco Battiato, annuncia il suo addio alle scene.
Malata da tempo di alzheimer, Milva è morta la mattina del 23 aprile 2021 nella sua casa milanese.