Родился в 1919 году в поселке Ново-Александровка Елань-Коленовского Воронежской области. Украинец, из служащих.

В 1935-1939 годах учился в Борисоглебском техникуме механизации сельского хозяйства. В 1939-1941 годах – курсант Одесского артиллерийского училища.

С начала Великой Отечественной войны Григорий Семёнович воевал на Ленинградском фронте. В июне - декабре 1941 года – командир взвода, с декабря 1941 по май 1942 года – заместитель командира батареи 541-го ГАП, с мая 1942 по май 1943 года – командир батареи 541-го ГАП, с мая 1943 по июнь 1946 года – начальник штаба 80-го ТАГ бригады Ленинградского, 1-го и 2-го Белорусских фронтов и Группы Советских войск в Германии. Боевой путь Григория Семеновича высоко отмечен Родиной. Он награжден 6-ю орденами (Красного Знамени, двумя орденами Отечественной войны 1-й степени, Отечественной войны 2-й степени, двумя орденами Красной Звезды) и 5-ю медалями («За оборону Ленинграда», «За боевые заслуги», «За освобождение Варшавы», «За взятие Берлина», «За победу над Германией»).

После разгрома фашистской Германии Мильченко Григорий Семенович продолжал служить в Советской Армии. В 1955 году он окончил Военную академию им. М.В.Фрунзе и в 1962 году вышел в отставку.

Не успев снять военную форму, подполковник в отставке Г.С. Мильченко приступил к работе в Гомельском государственном педагогическом институте им. В.П.Чкалова и Гомельском государственном университете имени Ф.Скорины, где он до 1992 года был преподавателем, начальником курсов гражданской обороны, начальником штаба гражданской обороны университета.