Brenda Milner wurde 1918 in Manchester, England, geboren. Sie war ein neugieriges und frühreifes Kind, das mit 6 Jahren fließend Deutsch sprach und danach Französisch lernte. In Cambridge studierte sie zunächst Mathematik, wechselte dann aber zur Psychologie und erwarb schließlich einen Master-Abschluss in experimenteller Psychologie. Zu diesem Zeitpunkt lernte sie ihren späteren Ehemann Peter kennen. Als Peter nach Kanada berufen wurde, um in der Atomforschung zu arbeiten, zog das Paar nach Montreal, wo Milner am Institut de Psychologie der Université de Montréal lehrte.

Im Jahr 1950 nahm sie ihr Studium an der McGill-Universität unter der Leitung von Dr. Donald Hebb wieder auf und untersuchte die intellektuellen Auswirkungen von Schädigungen des Frontallappens, worüber sie auch promovierte. Anschließend erhielt sie eine feste Forschungsstelle bei Wilder Penfield am Neuro, wo sie Epilepsie-Patienten studierte. Durch ihre Arbeit erlangte sie Anerkennung und wurde eingeladen, mit einem Patienten zu arbeiten, dem Teile seines Gehirns entfernt worden waren, um seine Epilepsie zu kontrollieren, was ihn daran hinderte, neue Erinnerungen zu bilden. Obwohl Milner 30 Jahre lang mit ihm arbeitete, konnte er sich nie an ihren Namen erinnern.

Sie ist immer noch aktiv in der Forschung tätig und setzt vor allem bildgebende Verfahren zur Darstellung des Gehirns ein, um zu untersuchen, wie sich die Gehirnaktivität beim Sprechen einer zweiten Sprache unterscheidet und welche Rolle der mediale Temporallappen beim Abrufen von Erinnerungen spielt.

Brenda Milners Forschungsarbeiten in der Neuropsychologie wurden von NSERC mitfinanziert.