Szülei Carol és Peter Ventimiglia. Anyai ágon vannak ír, angol, skót, francia, olasz, cherokee indián és indiai felmenői is, apai ágon szicíliai. Egész korán, már 8 évesen eldöntötte, hogy egyszer Oscar díjat fog nyerni. Középiskolai tanulmányait az Egyesült Államokbeli El Modena Középiskolában végezte, ahol 1995-ben leérettségizett. Vendégszerepléseinek sora ekkor kezdődött, a Kaliforniába jöttem c. sorozattal. Elnyert egy ösztöndíjat, melynek segítségével bekerülhetett a San Franciscoi American Conservatory Theater iskola nyári programjába (itt olyan színészek tanultak, mint például Nicolas Cage, Winona Ryder, vagy Danny Glover).   A színészi iskola elvégzése után először a Dél-Kaliforniai Egyetemre (USC), majd a Kaliforniai Egyetemre (UCLA) került. Egyetemi évei alatt feltűnt többek között a Sabrina, a tiniboszorkány, A helyszínelők és a Különleges ügyosztály című sorozatokban is. 2001 és 2003 között a Szívek szállodája című sorozathoz szegődött, ahol egy vakmerő tini, Jess Mariano szerepét játszotta. A sorozatban szereplő Rory (Alexis Bledel) és közte kialakult románc a valóságban is létezett, 2002-ben összejöttek, és egészen 2006-ig jártak. Kicsit szakítva a sorozatokkal, filmek mellékszereplőit kezdte játszani. Ekkor láthattuk a Vérfarkas és az Ezt éld túl c. horrorfilmekben, de játszott a Party gimi-ben is.

  Milo ma a Rocky legújabb részében, a Rocky Balboa című mozifilmben látható, melyben Rocky fiát játsza, továbbá az NBC csatorna kasszasiker sorozatában, a Hősökben alakítja Peter Petrellit, mely sorozatot nálunk a TV2 sugároz.

  Egyes értesülések szerint az egyelőre forgatás alatt levő Pathology című filmben a Bűbájos boszorkák sorozat sztárjával, a Phoebe-t alakító Alyssa Milanoval láthatjuk majd.


   Érdekességek:

* Gyermekkora óta lakto-vegetariánus
* Hét éves korában a nővérei Madonnának öltöztették
* Kedveli a gördeszkázást, a snowboardozást
* Hobbijaként autókat javít
* Támogatja a Pediatric Brain Tumor Foundation-t (Gyermekkori Agydaganat Alapítvány)
* Első TV-s szerepét a Kaliforniába Jöttem című sorozatban játszotta
* A The Bedford Diaries c. sorozatba meghallgatás nélkül került be, a Warner Brothers Televízó kifejezetten Őt akarta a szerepre
* Az American Dreams c. sorozat Chris Pierce nevű szereplőjét kifejezetten rá írták, miután találkozott a szerzőkkel
* Van egy saját filmgyártó cége, a Divide Pictures
* Szerepelt többek között a T-mobile és az Apple egy-egy reklámjában is