עם כניסתה של ארצות הברית למלחמת העולם השנייה בדצמבר 1941, היה מילבורן מפקד הרגימנט ה-11. ב-16 בפברואר 1942 הועלה באופן זמני לדרגת בריגדיר, וב-28 בפברואר מונה לראש מטה הדיוויזיה ה-8. באוגוסט של אותה שנה מונה למפקד הדיוויזיה ה-83, וב-9 בספטמבר קודם לדרגת מייג'ור גנרל. בדצמבר 1943 הוא מונה כמפקד הקורפוס ה-21 שבדיוק הוקם, ונשלח עמו להילחם בחזית המערבית. הקורפוס שלו נכלל במסגרת הארמייה השביעית של אלכסנדר פאץ' שהייתה חלק מקבוצת הארמיות השישית של ג'ייקוב דיוורס. הוא השתתף במבצע דרגון, אשר במסגרתו נחתו בעלות הברית בדרום צרפת, ואז התקדם עם הארמייה עד אלזס. ב-19 בינואר 1945, הפקיע דיוורס את הקורפוס של מילבורן מידיו של פאץ', והעביר אותו תחת הארמייה הראשונה הצרפתית בפיקודו של ז'אן דה לאטר דה טסיני. לאטר היה, לפיכך, הגנרל הלא אמריקני היחיד שפיקד על כוחות אמריקניים גדולים במלחמת העולם השנייה, אך בד בבד הארמייה שלו הייתה כפופה לקבוצת הארמיות של הגנרל דיוורס, ובכך הייתה הכוח הצרפתי הגדול ביותר בהיסטוריה שלחם תחת פיקוד זר. בפברואר 1945 היה לקורפוס שלו חלק מכריע בחיסולו של כיס קולמר.