Милена је рођена 1909. у Пожаревцу, родном граду своје мајке, Данице Павловић Барили, која је Милениног оца Бруна упознала на студијама сликарства у Минхену. Милена је од раног детињства показивала интересовање за уметност, а услед свог српско-италијанског порекла, већ у раном детињству је говорила оба језика.
Миленин живот и рад такође је обележила и болест срца, која јој је установљена вероватно већ у осмом месецу живота и која ће је пратити до краја живота и бити узрок њене преране смрти.
Милене Павловић-Барили битно се разликује од биографског модела већине српских уметника који су стварали између два рата. Она није имала стално запослење, па самим тим ни стални извор прихода. Није имала ни финансијску помоћ мецене или државе, а њена породица, иако некада добростојећа, није могла да јој обезбеди безбрижан живот, с обзиром да је велики део новца одлазио и на њено лечење,
Милеха одлази у Њујорк абгуста 1939. године. Већ у марту следеће године самостално излаже у њујоршкој галерији “Julien Levy Gallery” која се помиње као значајна референца у излагачкој делатности надреалиста. Бројни прикази у дневној штампи и уметничким публикацијама указују на добар пријем у њујоршкој уметничкој јавности. Проценивши да се због надолазећег рата неће скоро вратити у Европу, Милена почиње да тражи извор сталних прихода. На мајчин наговор , како би обезбедила себи одређену финансијску стабилност, почиње да ради портрете људи из високог друштва. Овај ангажман јој, поред финансијске сатисфакције, свакако помаже да се снађе у новој средини и успостави неопходна познанства и везе. Убрзо добија и ангажман у елитном модном часопису “Вог”, где њене илустрације постижу запажен успех и убрзо у истом часопису добија и уговор о сталној сарадњи. Захваљујући том успеху она проширује свој рад на комерцијалном дизајну кроз сарадњу са многим журналима и часописима радећи насловне стране, дизајн одеће и обуће и рекламе за текстилну индустрију.
Прве године у Америци биле су посебно тешке за Милену, нарочито 1940.када у јануару имала срчане тегобе, а вероватно и срчани удар. Оволики комерцијални ангажман превише је окупира, па следећу изложбу, самосталну, отвара тек почетком 1943. године у Њујорку, а затим у мају и у Вашингтону.
Милена се већ 24. децембра 1943. године удаје за дванаест година млађег Роберта. У марту 1945. године Милена и се са супругом сели у свој нови стан у Њујорку. У свом стану у Њујорку Милена је умрла од срчаног удара 6. марта 1945. године.
