Юрий Милютин родился в Москве в семье служащего. В 1918 году окончил Московское Реальное училище Воскресенского. В 1917—1919 годах получил также начальное музыкальное образование на музыкальных курсах В. К. Коссовского. Был драматическим актёром в Камерном театре (1920), Московском театре имени Софронова (1921), а также в Московском Опытно-героическом театре (1922), к спектаклям которого («Копилка» Э. Лабиша и Н. Р. Эрдмана, «Женитьба» Н. В. Гоголя) 19-летний Ю. С. Милютин сочинил музыку[3].
В 1921 году окончил студию Московского Камерного театра. В 1924—1925 годах принят композитором и пианистом в эстрадный коллектив «Синяя блуза». Писал танцевальную музыку и песни, в частности, «Шумит ночной Марсель» (1924) на стихи Н. Р. Эрдмана, «Танго» (1924) и «На старой барже» (1926) на стихи О. Осенина для театров миниатюр «Кривой Джимми», «Павлиний хвост», кабаре «Нерыдай». В 1924 году состоялся дебют Милютина в качестве автора оперетты, когда на сцене Московского театра «Эрмитаж» была поставлена «Балерина императорских театров»[3].
В 1929—1932 годах работал тапёром в московских кинотеатрах, заведовал музыкальной частью нескольких театров: студии Р. Н. Симонова, театра-студии под руководством Ю. А. Завадского и Театра сатиры, писал музыку к их постановкам. Для завершения музыкального образования в 1930 году поступил в Московский областной музыкальный техникум по отделению композиции (курс С. Н. Василенко и А. В. Александрова), окончил его в 1934 году[3]. В 1933—1934 годах был заведующим музыкальной частью Гостеатра детской книги им. Халатова, где написал музыку и оформил два кукольных спектакля.
Широкую известность Милютину принесли патриотические песни 30-х годов и периода Великой Отечественной войны: «Гибель Чапаева» (1936, 1-я премия на конкурсе ЦК ВЛКСМ), «На Дальнем Востоке», «Нас не трогай» (обе — 1938), «Чайка» (1939), «Возле города Кронштадта», «Всё равно», «Голубой конверт» (все — 1942 года), «Под Белгородом» (1945) и др. Песни Юрия Сергеевича отличаются эмоциональной непосредственностью, мелодической ясностью, задушевным лиризмом. Эти черты характерны и для лучших его песен послевоенного периода — «Сирень-черёмуха» (1948), «Ленинские горы», «Морская гвардия», «Провожают гармониста», «Среди полей России» (все — 1949), «Синеглазая» (1955) и др.[3]
В годы Великой Отечественной войны Юрий Сергеевич выступал с концертными бригадами в прифронтовых частях, в госпиталях, писал музыку для военных ансамблей и хоров[3].
С 1945 года основное внимание уделял жанру оперетты. Сценическим произведениям Милютина, по оценкам критики, свойственны стремительность развития действия, чёткость музыкальных характеристик. Автор часто использует в опереттах элементы фольклора (русского, гуцульского, латиноамериканского). Среди наиболее известных работ в этом жанре — «Девичий переполох», «Трембита», «Поцелуй Чаниты», «Цирк зажигает огни». Оперетты Милютина ставились и в театрах стран социалистического блока (Лейпциг, Будапешт, Бухарест, Прага, Брно, София, и др.)[3].
Бубенникова, Л. К.Милютин Юрий (Георгий) Милютин//Эстрада России. XX век: энциклопедия/ док. искус., проф. Е. Д. Уварова.— М.: Олма-Пресс, 2004.— 862с.— ISBN 5-224-04462-6.
Коршунова, Р.Юность мастера//Театральная жизнь/ Р.Коршунова, М.Ситковецкая.— М., 1978.—№8.— С.5.
Медведев, А.Юрий Милютин.— М., 1956.
Милютин Юрий Сергеевич: Краткие сведения о жизни и творчестве Ю. С. Милютина//Справочник «Советские композиторы — лауреаты Сталинской премии».— М.: Музгиз, 1952.— С.81—82.
Петрова, К.Оперетты Ю. Милютина//Советская музыка.— М., 1951.—№8.— С.23—29.