Giorgia Milanesi è nata a Roma dove nel 1997 si è diplomata in canto presso il Conservatorio di Santa Cecilia.
Dopo aver debuttato nel 1999 come Violetta in un allestimento della Traviata presentato al Teatro Flaiano di Roma, ha iniziato una carriera che l'ha portata a esibirsi, oltre che in Italia, in Belgio, Olanda, Spagna, Francia, Norvegia, Germania, Austria, Svizzera e nella Repubblica Ceca, lavorando con direttori quali: Nicola Luisotti, Corrado Rovaris, Zsolt Hamar, Gerard Korsten, Rafael Frühbeck de Burgos, Roberto Tolomelli, Adam Fischer, Giuliano Carella, Marc Minkowski, Paul Dombrecht, René Jacobs, Christoph Rousset, Attilio Cremonesi, Gabriel Garrido, Rolf Gupta, Mariano Rivas.
La versatilità della sua voce e la varietà dei suoi interessi le hanno consentito di sviluppare un repertorio che spazia dalla musica antica a quella contemporanea. È stata la Contessa nelle Nozze di Figaro, Tamiri nel Re Pastore e Donna Elvira nel Don Giovanni. Ha cantato in Die ägyptische Helena, Euryanthe, La Vida Breve e Tosca. È stata Elisabetta di Valois nel Don Carlo, Lucilla nella Scala di seta e Tisbe nella Cenerentola. Ha cantato il ruolo del Genio ne L'Anima del Filosofo di Haydn, di Ismene nell'Antigona di Traetta, di Alessandro nell'Eliogabalo di Cavalli. Ha interpretato i ruoli del Valletto, della Virtù e di Ottavia ne L'incoronazione di Poppea di Monteverdi e di Venere ne La Dafne di Marco da Gagliano. Ha cantato in una versione scenica dei Catulli Carmina di Orff ed è stata la principessa Natalie von Oranien in Der Prinz von Homburg di Henze.
Giorgia Milanesi ha costantemente coltivato anche il repertorio concertistico (Des Knaben Wunderhorn di Mahler, Te Deum di Bruckner, Sieben fruhe Lieder di Berg, Cinque frammenti di Saffo di Dallapiccola), il lied con pianoforte e la musica vocale del XVII secolo che ha eseguito accompagnata da ensemble specializzati, come «Ophélie Gaillard Consort» e la «Venice Baroque Orchestra» diretta da Andrea Marcon.
Ha anche studiato danza classica e contemporanea e ha conseguito il diploma in storia e disegno del costume teatrale.