Наталья Мильченко родилась в уральской столице в 1948 году. В 1970 г. окончила Свердловское театральное училище по специальности «Актер драмы и кино». В 1977 году окончила Харьковскую театральную академию по специальности «Режиссура драмы». Работала в театрах Украины, Казахстана и России. С 1984 по 1999 годы была художественным руководителем актерского факультета Екатеринбургского государственного театрального института.
Многие выпускники мастерской Натальи Мильченко работают в театрах Екатеринбурга, Новосибирска, Смоленска, Санкт-Петербурга, Москвы и других городов России.
В 1995 году шестеро выпускников мастерской Натальи Мильченко в ЕГТИ, народная артистка России Галина Петрова стали основой труппы новосозданного театра-лаборатории драматического искусства имени Михаила Чехова. Наталья Витальевна возглавила театр.
За годы его работы поставлено более 80-ти спектаклей. Постановки Н.В. Мильченко не раз были отмечены различными наградами. В числе спектаклей – лауреаты и дипломанты областного театрального фестиваля «Браво», международного фестиваля «Ламбушка» (Петрозаводск), международного фестиваля камерных спектаклей по произведениям Достоевского.
В 2004 году по благословению архиепископа Екатеринбургского и Верхотурского Викентия театр получил право именоваться православным и стал регулярно участвовать в ежегодном фестивале православной культуры «Царские дни». Осуществлялось тесное взаимодействие с церковно-приходскими школами, театр регулярно приглашал детей-инвалидов и сирот на благотворительные спектакли, выезжал с гастролями в учреждения исполнения наказания, в приходы Екатеринбургской епархии. Последние гастроли актеров театра, которые возглавила Наталья Мильченко, состоялись в Верхотурье 22 января…
Студия «Домашний театр», работавшая при театре имени Михаила Чехова, осуществила три выпуска.
На радиоканале «Воскресение» Наталья Витальевна работала со дня его основания – 7 июля 2003 года. Слушатели радиоканала сразу оценили уникальность литературной редакции, ведь у них появилась поистине замечательная возможность слушать авторские радиопостановки по произведениям русской классической и современной православной литературы, подготовленные актерами театра под руководством Натальи Мильченко. За эти семь с половиной лет в эфире радиоканала «Воскресение» прозвучало огромное количество рассказов, повестей, спектаклей в интерпретации театра имени Чехова. Как много благодарных откликов было на радиоспектакль «Отец Арсений», на постановки по произведениям Ивана Шмелева, Антона Чехова, Федора Достоевского, Ивана Тургенева и многих-многих других писателей и драматургов. Авторская рубрика Натальи Витальевны «Профессия – театр» рассказывала о популярных актерах, имена которых сегодня на слуху, и о тех, кто внес весомый вклад в развитие театрального дела, но, к сожалению, мало известен широкой аудитории. Рубрика «Семейное прослушивание» собирала у радиоприемников всю семью, цикл «Сподвижники 20-ого века» рассказывал о новопрославленных святых земли Русской. А «Поэтическая страничка», в которой духовные стихи читали и актеры, и священники, являлась несомненным украшением эфира радиоканала «Воскресение».
Последняя, незавершенная работа Натальи Мильченко и актеров театра имени М. Чехова – радиопостановка по произведению И. Бунина «Окаянные дни».
Мы будем всегда помнить этого светлого, отзывчивого, искреннего и чрезвычайно трудолюбивого человека, для которого театр был делом жизни – Наталию Витальевну Мильченко.
Да упокоит Милостивый Господь ее душу в селениях горних! Вечная память!