Миллёкер учился в Венской консерватории как флейтист (у Франца Йозефа Цирера). По окончании обучения работал дирижёром, сочинял музыку, в том числе оперетты.
1858: флейтист в театре Theaters in der Josefstadt.
1864: по рекомендации Франца фон Зуппе принят капельмейстером в Граце.
1865: поставлена первая оперетта Миллёкера, имевшая скромный успех. Несколько следующих оперетт также проходят незамеченными.
1871: Большой успех новой оперетты Миллёкера «Три пары туфель».
1869—1883: дирижёр в театре Ан дер Вин, Вена, эпизодически в других городах Австрии и Германии.
Когда его оперетта «Нищий студент» заслужила триумфальный успех (1882), Миллёкер оставил дирижёрскую работу и полностью посвятил себя оперетте. Хотя повторить успех «Нищего студента» ему не удалось, некоторые последующие оперетты пользовались большой популярностью.
Критики отмечали исключительное мелодическое богатство музыки Миллёкера. Наряду с Иоганном Штраусом и Зуппе он считается классиком венской оперетты XIX века.
Миллёкер скоропостижно скончался в возрасте 57 лет. Похоронен на Центральном кладбище Вены (Wiener Zentralfriedhof, группа 32A, № 35).
Оперетты Миллёкера неоднократно экранизировались: