A Cambridge-i Egyetemen tanult, 1920-tól 1924-ig a napfizikai obszervatórium igazgatóhelyettese volt Cambridge-ben. Ezután az alkalmazott matematika professzora lett a Manchesteri Egyetemen, 1929-től haláláig pedig az Oxfordi Egyetem matematikaprofesszora volt.
Az 1920-as években vált ismertté, miután Sir Ralph H. Fowlerrel együtt megbízható, bármely csillag-színképosztályra alkalmazható felszínihőmérséklet-skálát dolgozott ki. Vizsgálta a gravitációs erők és a sugárnyomás egyensúlyát a csillagok atmoszférájában; ezek az elméleti tanulmányok vezették el a csillagokról elszökő molekulák szökési sebességének elemzéséhez. Kimutatta, hogy a Nap 1600 km/s sebességgel is képes kilövellni atomokat. 1929-ben a csillagok szerkezetével, belső állapotaival foglalkozott. Munkássága végül a nagyon sűrű fehér törpéket leíró elmélethez vezetett el.
Érdeklődése 1932 táján fordult
a kozmológia felé, és kidolgozta a kinematikai relativitáselméletet.
Az Einstein-féle általános relativitáselméletre
épülő kozmológiákhoz hasonlóan
a kinematikai relativitáselmélet is táguló
világegyetemmel számol, de az elmélet nem-relativisztikus,
az euklideszi teret alkalmazza. Milne elméletét kortársai
tudományos és filozófiai alapról egyaránt
ellenezték, de munkássága segített a téridőre
vonatkozó elfogadott elképzelések pontosításában,
és inspirálta a stacionárius világegyetem elméletén
dolgozó kutatókat. Fontosabb kötetei: Thermodynamics
of the Stars (A csillagok termodinamikája; 1930), The White Dwarf
Stars (Fehér törpék; 1932), Relativity, Gravitation
and World-Structure (Relativitás, gravitáció és
a világ szerkezete; 1935) és Kinematic Relativity (Kinematikai
relativitáselmélet; 1948).