Увлёкся театром ещё в школе. В 1920—1922 годах — работал инструктором-организатором Управления политического образования при Славянском уездном военкомате, выступал в полупрофессиональной местной труппе, в 1922—1923 — актёр первой украинской театральной труппы при Славянском отделе народного образования и художественный руководитель драматической студии при Содовом заводе.
В 1923 году на гастроли в Славянск прибыл недавно созданный передвижной театр имени И. Франко. Актёра-любителя пригласили на профессиональную сцену. Театр обосновался в Харькове, где Милютенко и дебютировал в 1923 году. Когда в 1926 году театр был переведён в Киев, Милютенко остался в Харькове и поступил на сцену переехавшего в город театра «Березиль» (с 1935 года — Харьковский украинский драматический театр имени Шевченко). Здесь под руководством режиссёра Леся Курбаса сформировалась творческая индивидуальность актёра.
После разгрома театра «Березиль» в 1933—1934 годах, некоторое время оставался в труппе Харьковского украинского драматического театра имени Т. Шевченко.
В 1936 году вместе с Н. Ужвий, А. Бучмой и некоторыми другими актёрами был приглашён в Киевский украинский драматический театр имени И. Франко, где работал до конца жизни. Сыграл более 200 ролей.
В 1943—1945 годах возглавил фронтовую бригаду артистов, которая обслуживала 3-й Украинский фронт.
Снимался в кино с 1931 года.
В 1946—1966 годах преподавал в Киевском театральном институте.