Miljutin kutsuttiin Puolan kapinan kukistamisen jälkeen syksyllä 1863 tutkimaan Puolassa tarpeellisia uudistuksia yhdessä kansallismielisten Juri Samarinin ja Vladimir Tšerkasskin kanssa. Seuraavana vuonna Miljutin ja Tšerkasski laativat ehdotuksen Puolassa toteuttavista toimenpiteistä, jotka koskivat lähes kaikkia valtiollisen elämän alueita. Uudistusten sivutarkoituksena oli heikentää puolalaista nationalismia ja kansallisuutta. Keskeisimmässä asemassa oli jälleen maareformi: kaikki vuoden 1807 jälkeen nimellisesti vapautetut talonpojat saivat todellisen omistusoikeuden viljelemäänsä maahan ja heidät vapautettiin päivätyövelvollisuudesta. Valtio lunasti maat talonpoikien puolesta vähäistä korvausta vastaan. Tämä tapahtui suurmaanomistajien kustannuksella, jotka Miljutinin mielestä muodostivat puolalaisnationalismin ytimen. Lisäksi roomalaiskatolisen kirkon asemaa heikennettiin ja kaikki sen papit ja munkit erotettiin koululaitoksen palveluksesta. Miljutin nimitettiin Puolan ministerivaltiosihteeriksi, mutta hän joutui jäämään eläkkeelle vuonna 1866 saatuaan halvauskohtauksen.