Físico estadounidense nacido nunha familia de orixe escocesa en Illinois en 1868. Cursou os seus estudos nas Universidades de Berlín e Gottingen e se doctoró na Universidade de Columbia en 1895. Sendo estudante, non demostrou tendencia á física, pero foi profesor de física nalgunhas escolas ao finalizar os estudos primarios e até o doutoramento cando obtivo o título de doutor na Universidade de Chicago.
Entre 1906 e 1911 comezou a xestar a súa investigación máis prestixiosa. Grazas ao estudo coñecido como “O experimento da pinga de aceite”, Milliki conseguiu medir a carga do electrón.
A través do microscopio, o observador ve una pinga de aceite sen coñecer a cantidade de electróns que contén o aceite. Millikan utilizou os raios X paira posteriormente crear o campo eléctrico e observou que esta zona afectaba á pinga de aceite. Milliki pensaba que o peso da pinga de aceite e a forza de arriba que xera a zona sobre a pinga de aceite debían ser iguais, xa que desta maneira pódese coñecer facilmente a carga eléctrica da pinga de aceite. Se se trata dun intento repetido, pódese coñecer o valor da carga unitaria; dito doutra maneira, Milliki logrou mediante este estudo coñecer a carga dun electrón: 1.6. 10-19 C aproximadamente.
En 1923 foi galardoado co Premio Nobel de Física en recoñecemento ao descubrimento da carga do electrón e ao seu labor divulgativo ao longo da súa carreira.
En 1921 faise cargo do Laboratorio Norman Bridge no Instituto de Tecnoloxía de California. Alí puido coñecer as investigacións levadas a cabo por Victor Franz Hess. Hess dicía que no espazo prodúcese una radiación especial e que algúns raios que chegan a nós son un exemplo diso. Millikan chamou raios cósmicos e esa é a terminología que utilizamos desde entón.
Durante os últimos anos da súa vida pasou a estudar o tipo de radiación que hai nas distintas capas da atmosfera. Paira iso organizou numerosas expedicións por todo o mundo, sendo as máis coñecidas as realizadas en India e Australia. Ademais, foi representante dos EEUU nas comisións de cooperación científica entre 1922 e 1932.
Tiña 85 anos cando en 1953 Herio foise a buscar a California.