Cathy Milliken studierte Oboe und Klavier in ihrem Heimatland Australien. Nach ihrem Aufbaustudium bei Heinz Holliger in Freiburg und Maurice Borgue in Paris wurde sie Gründungsmitglied des Frankfurter Ensemble Modern. Mit diesem konzertierte sie in ganz Europa. In 1994 gründete sie zusammen mit Dietmar Wiesner und Hermann Kretzschmar die Komponistengruppe HCD-Productions. Zusammen haben sie Hörspiele, u.a. Denotation Babel, das mit dem „Prix Italia“ ausgezeichnet wurde, Installationen und Musiktheater-Stücke in eigener Regie geschrieben und aufgeführt.
Seit 1990 komponiert Catherine Milliken Musiktheater, Instrumental- und Kammermusikwerke, Hörspiele, Installationen, Theater- und Filmmusik. Von 2005-2012 war sie Leiterin der Education Abteilung der Berliner Philharmoniker, für die sie viele kreative und kompositorische Projekte mit Jugendlichen künstlerisch leitete. Sie lebt in Berlin und ist freiberufliche Komponistin, Oboistin und Creative Director.
Auftragswerke hat sie u. a. für das Londoner South Bank Centre, die Staatsoper Berlin, das Staatstheater Darmstadt, für die Kammermusiktage Witten, Concerto Köln, die Neuen Vocalsolisten Stuttgart, das Ensemble Resonanz und Mitglieder des Tonhalle-Orchesters geschrieben. Eine lange Verbindung besteht mit dem Künstler Daniel Gloger. Neben dem Projekt NACKT arbeitet sie zurzeit an einer Komposition für die Neuen Vocalsolisten sowie an einem Orchesterwerk für das Symphonieorchester des Bayerischen Rundfunks.