Родился 18 августа 1921 года в селе Григоровка ныне Барвенковского района Харьковской области Украины

В Красной Армии с 1939 года.

В 1942 году окончил Владивостокское военное пехотное училище.

В действующей армии с 1942 года.

Командир стрелковой роты 203-го гвардейского стрелкового полка (70-я гвардейская стрелковая дивизия, 13-я армия, Центральный фронт) гвардии старший лейтенант Семён Мильченко с ходу 20 сентября 1943 года преодолел реку Днепр в районе села Теремцы Чернобыльского района Киевской области Украины.

Вверенная офицеру-гвардейцу Мильченко стрелковая рота захватила на правом берегу Днепра плацдарм и, отразив пять вражеских контратак, удержала рубеж, что обеспечило форсирование реки основными силами 203-го гвардейского стрелкового полка.

Указом Президиума Верховного Совета СССР от 16 октября 1943 года за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецко-фашистскими захватчиками и проявленные при этом мужество и героизм гвардии старшему лейтенанту Мильченко Семёну Калиновичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» (№ 1803).

Награждён орденом Ленина, орденами Отечественной войны 1-й и 2-й степени, медалями.
После войны С.К. Мильченко уволен в запас. Жил и работал в городе Краматорск Донецкой области Украины.
Скончался 12 ноября 1966 года.

Источники - Герои Советского Союза.
Краткий биографический словарь. Том 2. М.: Воениз., 1988, Днепр - река героев. Киев, 1983.