Né à Moscou de parents musiciens, Serguei Milstein apprend le piano dès l’âge de 5 ans et entre, deux ans plus tard, à l’École Centrale de Musique de Moscou dans la classe de Anaïda Soumbatian.

En 1977 il intègre la classe de son père, Lakov Milstein, au Conservatoire Tchaikovsky.

Lauréat des Concours internationaux de piano tels que «Le Printemps de Prague», «Viotti» à Vercelli et le «Tournoi International de Musique» à Rome, il mène alors une carrière de soliste qui le conduit partout en Europe, aux États-Unis et au Japon (où il a exercé comme professeur invité de piano à Kobé College de 2003 à 2006).
On peut ainsi l’entendre entre autres aux Festivals Internationaux «Le Printemps de Prague», «L’Automne de Moravie», ainsi que à la Roque d’Anthéron ou à la Folle Journée de Nantes.

Depuis 2008 Serguei Milstein enseigne le piano au Conservatoire de Musique de Genève. Il donne régulièrement des masterclasses en France, en Italie et au Japon.