Née à Razgrad, Vania Milanova est étudiante de Peter Arnaudov à l'Académie de Musique de Sofia et à la Guildhall School of Music de Londres. À l'âge de 20 ans, elle est lauréate des Concours Tchaikovsky, Reine Elisabeth et Paganini. Elle reçoit également le Grand Prix du Concours Kocian.

Elle a joué avec les plus grands orchestres en Angleterre et a réalisé des enregistrements pour la BBC et le label italien RS. Elle s'est présentée avec grand succès en Israël, France, Italie, Portugal, Scandinavie, Amérique du Sud et Afrique du Sud. Ses contacts avec les célèbres conducteurs bulgares Dobrin Petkov, Vasil Stefanov, Vasil Kazandjiev, Dimitar Manolov et Emil Tabakov ont contribué au lancement de sa carrière, tout comme ses collaborations avec des conducteurs tels que Vernon Handy, Charles Rosen, Tamas Vasari, Paavo Berglund, Erich Bergen, Dmitri Kitajenko et Mark Kadin.

Vania Milanova est la première artiste féminine qui a enregistré les 24 caprices de Paganini (en 1985). Elle a donné les premières bulgares des concertos pour violon de Walton, Elgar, Britten et autres. Elle est membre du Festival Horowitz et du jury du Concours Tchaikovsky en 1994. Depuis 2003, elle enseigne le violon à l'Université de Bilkent à Ankara.