Mills nació el 21 de noviembre de 1941 en Londres durante la Segunda Guerra Mundial, aunque sus padres, el actor Sir John Mills y la dramaturga Mary Hayley Bell, pronto se mudaron con la familia al campo para alejarse de los bombardeos de la Luftwaffe. Es la hermana mayor de la actriz Hayley Mills y del director Jonathan Mills.^[5]​

Debido a la profesión de sus padres, Mills creció rodeada de actores famosos, como Rex Harrison, David Niven y Marlon Brando. Recordó su infancia en el documental de 2000 Sir John Mills' Moving Memories, escrito por su hermano. Su madrina fue la actriz Vivien Leigh y su padrino, el dramaturgo Noël Coward.^[6]​ Asistió a la Elmhurst Ballet School, en Camberley, Surrey.^[7]​

De niña, Mills apareció como extra en varias películas, incluyendo un papel como la bebé de 11 semanas de Freda en la película de 1942 In Which We Serve, protagonizada por su papá.^[7]​^[8]​ Su primer papel importante llegó en 1958, cuando tenía 16 años, como Pamela Harrington en la obra de Peter Shaffer Five Finger Exercise. La obra se representó durante un año en Londres y luego se trasladó al Music Box Theatre de Broadway. En 1960, Mills fue nominada al premio Tony como "Mejor actriz secundaria" por su interpretación de Pamela.

En 1961, Mills apareció como polizón, vestida de hombre pero como hija del artillero de un barco, en el episodio 2 de Sir Francis Drake. Esta fue una de sus primeras apariciones en televisión, y tuvo su eco en un papel casi idéntico en la película de 1964 Carry On Jack.^[9]​

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En la década de 1960, Mills apareció tanto en películas como en televisión. Tuvo un papel en la película The Rare Breed, junto a James Stewart y Maureen O'Hara, y en series de televisión como The Man from U.N.C.L.E., Ben Casey y 12 O'Clock High. Ha declarado que lo más destacado de su carrera cinematográfica fue Avanti! (1972), dirigida por Billy Wilder, en la que compartió protagonismo con Jack Lemmon y por la que recibió una nominación a los Globos de Oro en 1973.^[10]​ En 1974, Mills protagonizó junto al también actor inglés Richard Johnson la película de terror italiana Beyond the Door, en la que interpretaba el papel de Jessica Barrett, una mujer que queda poseída por el demonio tras un embarazo no deseado. La película fue un gran éxito, recaudando más de 15 millones de dólares en taquilla, aunque los productores fueron demandados por Warner Bros debido a las similitudes con El exorcista. Mills también apareció en un episodio de dos partes de 1978 de la serie de televisión The Love Boat, interpretando a Barbara Danver, esposa de Alan Danver, interpretado por Dan Rowan.

En 1969, Mills fue seleccionada para participar en la serie de televisión estadounidense Nanny and the Professor, que se estrenó en ABC en enero de 1970. Mills interpretó a Phoebe Figalilly, una niñera con poderes aparentemente mágicos, que recuerda a Mary Poppins. Mills ha declarado que ella misma cree en la magia, las brujas y las hadas: "Hay mucho más, ya sabes, en el éter y a nuestro alrededor... Tenemos guías y ángeles que nos cuidan... Creo en la metafísica, a lo grande."^[4]​ En 1971 volvió a ser nominada a un Globo de Oro por el mismo papel. A pesar de sus buenos índices de audiencia, la serie solo duró dos temporadas, en 1970 y 1971. Después de que el programa se trasladara de una franja horaria cercana a The Partridge Family y The Brady Bunch, dos comedias de gran éxito, a otra noche de la semana, la audiencia cayó, lo que finalmente llevó a su cancelación.^[6]​

En 1974, Mills ganó un premio Emmy por "Mejor interpretación de una actriz de reparto en una comedia o drama especial" por su actuación en la miniserie adaptada de QB VII. Durante la temporada televisiva 1974–75, también tuvo un papel recurrente como la Dr. Claire Hanley en Born Free, de la NBC. En 1980, Mills regresó a los escenarios, protagonizando The Elephant Man, junto a Maxwell Caulfield, quien se convirtió en su tercer esposo.

Mills fue protagonista del programa This Is Your Life en 1992, cuando Michael Aspel le dio una sorpresa durante la llamada a escena de la obra Fallen Angels en el Richmond Theatre.^{[cita requerida]}

En 1999, Mills fue elegida para interpretar en la telenovela Passions a Tabitha Lenox, una bruja que fue quemada en la hoguera en el siglo XVII. Inicialmente, el personaje deseaba hacer daño a otras personas, pero en un episodio de junio de 2007, el personaje fue declarado "bruja buena".^[11]​ Mills fue nominada a su primer premio Daytime Emmy a la "Mejor actriz principal" por este papel.^[6]​

Passions terminó en agosto de 2008. En 2009, Mills se unió al elenco de la serie dramática de ITV Wild at Heart, interpretando a Georgina, la hermana de un personaje interpretado en la serie anterior por su hermana en la vida real, Hayley. También apareció como estrella invitada en dos episodios de Hot in Cleveland en el papel de Philipa Scroggs, la madre de Joy (interpretada por Jane Leeves).

Mills se ha casado tres veces. La primera vez fue de 1961 a 1964, con Russell Alquist, Jr., con quien tuvo un hijo, Sean. Su segundo matrimonio fue de 1975 a 1980 con Michael Miklenda, con quien tuvo una segunda hija, Melissa. Mientras estaba casada con Miklenda, Mills apareció en Tattletales y afirmó que no estaba de acuerdo con la liberación de la mujer porque el teatro no discrimina.^{[cita requerida]}

En 1980, Mills se casó con Maxwell Caulfield, 18 años menor que ella. Mills dijo sobre la diferencia de edad: "A todo el mundo le interesa el hecho de que esté casada con alguien mucho más joven que yo... No hay reglas, y eso es lo que creo, porque la edad realmente no importa. Si conoces a alguien con quien te sientes muy cerca, alguien a quien amas, quédate con esa persona."^[4]​

Mills se naturalizó ciudadana estadounidense el 10 de octubre de 1975.^[12]​

• Esta obra contiene una traducción derivada de «Juliet Mills» de Wikipedia en inglés, publicada por sus editores bajo la Licencia de documentación libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribución-CompartirIgual 4.0 Internacional.
•   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Juliet Mills.
• Juliet Mills en Internet Movie Database (en inglés).
• Juliet Mills en Internet Broadway Database (en inglés)
• Juliet Mills en la base de datos TCM Movie (en inglés).