Hija de la actriz Andrea Lüdke, Milena Tscharnke apareció por primera vez en pantalla a los ocho años en la serie de 2004 Stubbe - Von Fall zu Fall. Obtuvo gran popularidad cuando estuvo frente a la cámara en 2007 y 2008 como Anastasia Potzler por diecisiete episodios de la serie infantil Bernd das Brot. En 2009 tuvo su primera aparición en una película en Die Wilden Hühner und die Leben como Verena de Tscharnke, junto con Nicole Mercedes Müller y Paulina Rümmelein. En 2015 interpretó a la protagonista femenina en Bruder vor Luder y en 2018 interpretó el papel de Mia en la serie web Druck, la adaptación alemana de la serie noruega Skam. Por su actuación en el drama televisivo Alles Isy (escrito y dirigido por Mark Monheim y Max Eipp), en el que encarna a la heroína Isy, fue galardonada con la Golden Camera y el Studio Hamburg Young Talent Award en 2019. En 2020 aparece junto a Javier Bardem, Salma Hayek y Elle Fanning en The Roads Not Taken (2020), cinta dramática dirigida por Sally Potter.