Mihailo Milovanović suivit les cours de l'école fondée à Munich par Anton Ažbe puis, en 1905, il s'inscrivit à l'Académie des Beaux-Arts de la ville, où il étudia sous la direction de Ludwig von Herterich puis dans la classe de Hugo von Habermann, un peintre renommé pour ses portraits. Milovanović sortit diplôme de cette Académie en 1909.
Dans l'entre-deux-guerres, plusieurs expositions consacrées aux peintures de Mihailo Milovanović ont été organisées, dont celle de 1938 au pavillon des arts Cvijeta Zuzorić de Belgrade, qui, selon la chronique, fut la plus visitée de toutes celles patronnées par le pavillon.
Mihailo Milovanović fut tué à Užice fin novembre 1941, par des Partisans communistes qui l'auraient pris pour un espion anglais. Après la Seconde Guerre mondiale et au temps de la république fédérative socialiste de Yougoslavie, il fut complètement occulté, son nom n'apparaissant même pas dans les encyclopédies consacrées à l'art. Mihailo Milovanović avait également écrit un roman intitulé Lendina vodenica (Le Moulin de Lendina), qui fut imprimé plus d'un demi-siècle après sa mort.