Проф. д-р Милена Димитрова Пенева, дм, е родена през 1948 г. Дъщеря е на актьорите Димитър и Людмила Пеневи /виж отделни статии/. През 1959 г. акад. Хачо Бояджиев привлича родителите ѝ във Видинския драматичен театър, където тя прекарва част от детските и младежките си години и завършва средното си образование във Видинската гимназия „Димитър Благоев“ през 1966 г., проявявайки актьорски и рецитаторски талант в ученически състави и спектакли. Кандидатства във ВИТИЗ „Кръстьо Сарафов“, но не е приета и завръщайки се във Видин е ангажирана като стажант актьор в театъра. Изпълнява ролята на Герда в „Снежната царица“ от Ханс Кристиян Андерсен и в рамките на една година има повече от 10 преставления. Включена е с второстепенни роли в още 4 пиеси. През 1967 г. е приета за студент в Медицинския университет и през 1974 г. се дипломира със специалност „Стоматология“. През 1979 г. защитава кандидатската си дисертация, а през 1981 г. и е призната специализацията по „Детска стоматология“. През 2005 г. получава специалност по „Обща стоматология“ и през 2009 г. защитава докторската си дисертация. Същата година печели конкурс за професор. Ръководител е на катедра „Детска дентална медицина“ към Факултета по дентална медицина на Медицинския университет-София и е Национален консултант по детска дентална медицина.
Проф. Милена Пенева изнася лекции и развива научната си дейност в дисциплините – пропедевтика на детската дентална медицина, профилактика на оралните заболявания, клиника на детската дентална медицина, орална ембриология, хистология и биология, орална профилактика, съвременна диагностика и лечение на зъбния кариес при постоянни детски зъби, особености в пулпитолечението на постоянни детски зъби, травми на временни и постоянни детски зъби и т.н.
Тя е автор на над 140 научни публикации и е автор или издава в съавторство 3 монографии, едно ръководство, три учебника и едно изобретение.
Участва в редакционните колегии на периодичните издания „Зъболекарски преглед“, „Проблеми на денталната медицина“ и „Dental Review“.
Член е на Съюза на зъболекарите в България.
Носител е на наградата за научна дейност „Златна Панацея“ на МУ-София.
Ползва в своите научни, преподавателски и публицистични изяви английски и френски език.