Сергій Мільштейн — російсько-швейцарський піаніст і музичний педагог. Він народився 14 березня 1959 року. Є сином Якова Мільштейна.
У 1972 році виконав роль Ганно в телевиставі «Будденброки», поставленій режисером Олександром Орловим. Музичну освіту здобув у Центральній музичній школі, яку закінчив 1977 року; там навчався у класі Анаїди Сумбатян.
Після цього продовжив навчання в Московській консерваторії під керівництвом свого батька. Після смерті старшого Мільштейна у 1981 році займався у Бориса Бехтєрєва. Завершив курс у 1983 році.
Мільштейн концертував як соліст і як концертмейстер. Він співпрацював зі скрипалем Іллею Калером, віолончелістом Олександром Князєвим і співачкою Галиною Писаренко, а також брав участь у фестивалі «Грудневі вечори».
У 1988 році піаніст здобув другу премію міжнародного музичного фестивалю «Празька весна», а в 1991 році — третю премію Міжнародного конкурсу імені Віотті.
Із 1991 року жив у Франції, концертував у різних країнах Європи та у США. Протягом багатьох років виступав разом із чеським скрипалем Франтішеком Новотним і записав із ним кілька альбомів, зокрема подвійні концерти Вольфганга Амадея Моцарта та Фелікса Мендельсона за участю Філармонічного оркестру Брно.
У 2003—2006 роках був професором Університету Кобе в Японії. Із 2008 року — професор Женевської консерваторії.
Його діти — скрипалька Марія Мільштейн і піаністка Наталія Мільштейн.