Николай Мильчев начал заниматься стрелковым спортом в 15 лет, до этого в течение восьми лет увлекался плаванием, по которому имеет первый разряд. Первым тренером был Альберт Никанорович Осипов. В 17 лет стал мастером спорта, а в 24 — мастером спорта международного класса.
Окончил Одесское ГПТУ № 17, готовившее кадры плавсостава для торгового флота, но по специальности не работал.