Родился 29 августа 1975 г. в г. Киреевске Тульской области.
В 1997 г. окончил Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого по специальности "история", в 2003 г. - Московский государственный открытый педагогический университет им. М. А. Шолохова по специальности "юриспруденция".
С декабря 1997 г. по декабрь 1998 г. служил в Вооруженных силах РФ.
В 1999-2000 гг. работал заместителем директора по социальным вопросам, исполняющим обязанности директора, заместителем директора по социально-экономическим вопросам в профессиональном лицее №25 им. Н. Демидова (Тула).
С июня 2000 г. по июнь 2010 г. - юрисконсульт, старший юрисконсульт, ведущий юрисконсульт, заместитель генерального директора по правовым вопросам и управлению персоналом, генеральный директор ОАО "Тульский комбинат хлебопродуктов".
С марта по октябрь 2010 г. - генеральный директор Тульского хлебокомбината (до июня 2010 г. занимал пост по совместительству).
С ноября 2010 г. по апрель 2011 г. - генеральный директор хлебозавода "Ширинский".
В апреле - октябре 2011 г. - генеральный директор ООО "Гигант".
С октября 2011 г. по август 2014 г. - заместитель министра сельского хозяйства Тульской области - директор департамента государственной политики в сфере АПК и сельского развития областного министерства сельского хозяйства.
С августа 2014 г. по сентябрь 2016 г. - министр сельского хозяйства Тульской области.
С сентября 2016 г. по сентябрь 2019 г. - заместитель председателя правительства - министр сельского хозяйства Тульской области.
В сентябре - октябре 2019 г. - первый заместитель главы администрации г. Тулы.
С октября 2019 г. до ноября 2022 г. - глава администрации Тулы. Был утвержден на пост главы города 30 октября 2019 г. решением городской думы. 3 ноября 2022 г. полномочия Дмитрия Миляева были прекращены в связи с переходом на работу в администрацию области.
С 1 ноября 2022 г. занимал пост первого заместителя губернатора Тульской области Алексея Дюмина.
С 14 мая 2024 г. исполнял обязанности губернатора области в связи с переходом Алексея Дюмина в Администрацию президента РФ.
15 мая 2024 г. глава государства Владимир Путин назначил Дмитрия Миляева врио губернатора Тульской области.
8 сентября 2024 г. Дмитрий Миляев был избран губернатором Тульской области на прямых выборах. За него проголосовали 78,53% избирателей (баллотировался от "Единой России"). Второе место на выборах занял кандидат от КПРФ, депутат Тульской гордумы Алексей Лебедев (6,77%). 12 сентября того же года Дмитрий Миляев официально вступил в должность.
Член партии "Единая Россия" (с декабря 2021 г.), секретарь местного отделения партии в Туле (с 20 января 2022 г.).
Член президиума Государственного совета РФ. Председатель комиссии Госсовета по направлению "Физическая культура и спорт".
Награжден орденом Дружбы. Имеет благодарность президента РФ.