Millie Bobby Brown grandit la plus grande partie de son enfance en Angleterre puis part vivre à Orlando, aux États-Unis, en 2011.
C’est aux États-Unis que Millie Bobby Brown se fait remarquer par un dénicheur de talent lors d’un spectacle dans son école d’arts En 2013, Millie Bobby Brown obtient un rôle dans la série américaine Once Upon A time In Wonderland.
Elle incarne la version jeune du célèbre personnage de contes, Alice.
Les années qui suivent, la jeune actrice enchaîne plusieurs rôles dans des séries : Grey’s Anatomy, NCIS : enquetes spéciales et Modern Family Mais c’est en 2016 que Millie Bobby Brown connaît une réelle notoriété avec son rôle d’Eleven dans Stranger Things.
En 2017, elle est l’une des égéries de la marque Calvin Klein.
En 2018, à l’âge de 14 ans, elle devient la plus jeune ambassadrice de l’UNICEF.
En 2019, Millie Bobby Brown fait ses débuts au cinéma dans le long-métrage, Godzilla : Roi des monstres
En 2020, elle est à l’affiche du film Enola Holmes, un rôle qui lui a valu de nombreuses nominations et récompense
En 2021, Millie Bobby Brown officialise sur les réseaux sociaux son couple avec le fils du chanteur Bon Jovi, Jack Bonijiovi.