Dustin est né à Yellowknife, territoire du Nord-ouest. Il joue dans une série de suspense dramatique Runaway (série TV), choisi par CW pour sa première saison en septembre 2006, mais la série a été annulée en octobre 2006 après seulement 9 épisodes. Il a aussi joué dans un réseau canadien CTV 8 Days to Live (8 jours à vivre) où il incarnait le fils disparu de Kelly Rowan (The O.C).
En 2006, il a joué dans Destination finale 3, Slither et L'Effet papillon 2.
En 2007, il a joué dans In the Land of Women, aux côtés de Kristen Stewart, Adam Brody et Meg Ryan, puis dans Les Messagers, où jouait aussi Kristen Stewart. Milligan a aussi joué des rôles mineurs dans la série télévisée The Days, Andromeda, Dead Zone, Alice, I Think, Supernatural et Da Vinci's City Hall diffusé sur CBC.
Depuis 2008, Dustin Milligan joue Ethan Ward dans la série de CW, 90210, une nouvelle version de la série populaire de 1990, Beverly Hills, 90210. Aux côtés de sa co-star Shenae Grimes, Milligan suit aussi le chemin de Jason Priestley, ancienne star de Beverly Hills, 90210 comme acteur canadien dans une émission populaire (un hit). Vers la fin de mars 2009, la scénariste/producteur Rebecca Rand Kirshner Sinclair a confirmé que Milligan ne sera pas de retour dans les personnages principaux (il sera donc moins présent et même inexistant dans la serie) dans la deuxième saison de 90210.
Il va aussi jouer un rôle dans un nouveau film, Extract, en 2009.
Il était en couple avec Jessica Stroup (Silver dans 90210) pendant 2 ans (2008 – 2010).