Завършва ВИТИЗ през 1969 г. Работила е в ДТ-Сливен. Сред театралните й роли са: Оливия в "Дванайсета нощ" от Шекспир, Пилар в "Почивка в Арко Ирис" от Димитър Димов, Надя във "Врагове" от Максим Горки, Луиза в "Коварство и любов" от Шилер в ДТ-Ямбол. От 1971 г. е в трупата на Народния театър "Иван Вазов", където по-главните й роли са: Зорница в "Калоян" от Камен Зидаров, Амелия в "Домът на Бернарда Алба" от Лорка, Катя в "Унижените и оскърбените" по Достоевски, Олга в "Когато гръм удари" от Пейо К. Яворов, Евгения в "Милионерът" от Йордан Йовков, Райничка в "Двубой" и Кака Гинка в "Под игото" от Иван Вазов, Клотилда в "Пред залез слънце" от Герхард Хауптман, Прози в "Кендида" от Бърнард Шоу, Сузана в "Largo desolato" от Вацлав Хавел, г-ца Фърнпъл в "Черна комедия" от Питър Шафър, Свръхврът в "Мяра за мяра" и Хеката в "Макбет" от Шекспир, Селямсъзката в "Чичовци" от Иван Вазов, Кари в "Есенна градина" от Лилиан Хелман, Леда в "Църква за вълци" от Петър Анастасов, Наталия Абашвили в "Кавказкият тебеширен кръг" от Брехт, Жената в "Самолетът беглец" от Камен Донев, Савка в "Лари Томпсън" от Душан Ковачевич, Мариел в "Шокомания" от Ф. Блазбанд, Лейди Маркби в "Идеалният мъж" от Оскар Уайлд, Фьокла Ивановна в "Женитба" от Н. Гогол. Носител е на много награди, между които: награда от Друмеви театрални празници "Нова българска драма" в Шумен през 1971 г. за ролята на Нинка от "Врагове", наградата за най-добър рецитал на унгарска поезия "Шандор Петьофи" през 1990 г. Има участия в телевизията, в киното се отличава във филми като "Иконостасът".

През този сезон, на сцената на Народен театър „Иван Вазов", можете да гледате Милена Атанасова в спектаклите:

„Идеалният мъж" от Оскар Уайлд, реж. Тиери Аркур
„Ревизор" от Н. В. Гогол, реж. Мариус Куркински
„Почивен ден" от Камен Донев, реж. Камен Донев
„Сако от велур" от Станислав Стратиев, реж. Бойко Боданов
„Синята птица" от Морис Метерлинк, реж. Мариус Куркински