Esmer Millie Perkins kariyerine New York'ta bir fotoğrafçıda model ve bir reklam ajansında resepsiyonist olarak başladı. Moda dergilerindeki çelimsiz görüntüleri hem masumiyet hem de utangaçlık yansıtıyor gibiydi ve yönetmen George Stevens üzerinde öyle bir etki bıraktı ki, onu Anne Frank'in Hatıra Defteri (1959) filminin başrolü için seçmelere davet etti. Hiç oyunculuk deneyimi olmamasına rağmen Perkins 10.000 aday arasından sıyrılarak en ünlü rolünü oynamaya hak kazandı. Bir gecede sansasyon yaratan performansıyla çok sayıda övgü aldı ama bunu daha kalıcı bir şöhrete dönüştürmeyi başaramadı.Mildred Frances Perkins olarak Newark, New Jersey'de doğdu. Annesi Catherine Louise, İrlanda ve Fransız-Kanada kökenliydi. Babası Adolph Perkins, Avusturya-Macaristan İmparatorluğu'nda doğmuş, deniz ticaretinde çalışan bir kaptandı. Millie, Fair Lawn, New Jersey'de eğitim gördü. New York'a taşındıktan sonra Jeff Corey'den tiyatro eğitimi aldı. Günlük yazarı ve holokost kurbanı Anne Frank rolünün ardından 20th Century Fox ile anlaştı. Ancak stüdyodaki görev süresi kısa sürdü ve kariyerinde geriye doğru bir adım olarak gördüğü pastoral drama Tess of the Storm Country'de (1960) başrol oynamayı reddettiği için askıya alınmasıyla erken sona erdi. Diane Baker bu rolde oynamaya devam ederken, Millie'nin Fox için tek başarısı, Elvis Presley'nin cansız aracı Wild in the Country'de (1961) yardımcı rol oynamasıydı.Daha sonra serbest çalışan Millie, Joshua Logan'ın gişe rekoru kıran Ensign Pulver (1964) filminde ve mütevazı bütçeli iki western filmi olan İntikam Yolculuğu (1966) ve Firtina Kovboylari'nda (1966) (her ikisinde de Jack Nicholson başroldeydi ve filmlerin ortak yapımcılığını üstlendi) başrolde yer aldı. Bunların hiçbiri kariyerini geliştirici nitelikte değildi ve Millie'nin sinema oyunculuğuna altı yıl ara vermesine katkıda bulunmuş olabilir. 70'lerin ortalarından itibaren karakter oyuncusu olarak geri dönüş yaptı ve son olarak anne rollerinde oynadı (özellikle Yakın Mesafe (1986), Borsa (1987) ve Kayıp Şehir (2005)). Televizyonda, yıldızın erken dönem hayatını konu alan Elvis (1990) adlı biyografik filmde Presley'in annesi Gladys'i canlandırdı. Ayrıca Knots Landing (1979) adlı pembe dizide ve Any Day Now (1998) adlı drama dizisinde büyükanne olarak tekrar eden rolleri vardı. 80'li yılların başında Southern Oregon Üniversitesi'nde drama dersleri verdi ve 1976'dan beri memleketi olan Jacksonville ve çevresindeki lise drama gruplarına hitap etti.Millie Perkins 2006 yılında ekran oyunculuğundan emekli oldu. İlk kocası aktör Dean Stockwell'den iki yıllık evliliğin ardından 1962 yılında boşandı. İki kızı olan ikinci kocası yazar-yönetmen Robert Thom'dan da ayrılmıştı.