Milla zaliczył pierwszy występ w reprezentacji Kamerunu w roku 1973 przeciwko Zairowi. Reprezentował swój kraj na mistrzostwach świata w Hiszpanii w 1982. Po raz pierwszy zrezygnował z występów w drużynie narodowej w 1987 roku i przeniósł się na wyspę Reunion, by tam kończyć karierę. Jednakże w 1990 Milla otrzymał telefon od prezydenta Kamerunu, Paula Biyi, który namówił Millę na powrót do reprezentacji. Milla się zgodził, w związku z czym pojechał na swój drugi w karierze mundial – MŚ 1990 we Włoszech. Milla stał się jedną z głównych gwiazd turnieju. We Włoszech zdobył 4 bramki, każde ich zdobycie celebrując charakterystycznym tańcem przy narożniku boiska, zaczynając w ten sposób swoistą modę na celebrowanie strzelonego gola w niepowtarzalny dla każdego piłkarza sposób. Dwie z tych bramek zdobył w dogrywce meczu z Kolumbią, które dały awans Kamerunowi do ćwierćfinału. Kamerun stał się pierwszą afrykańską drużyną, która awansowała w mistrzostwach świata tak daleko (potem powtórzył ten sukces Senegal na MŚ w 2002 oraz Ghana na MŚ w 2010). Milla powrócił jeszcze na mistrzostwa świata w 1994 roku w wieku 42 lat. Na MŚ w USA Kamerun odpadł w fazie grupowej, Milla zdobył jednak honorowego gola w meczu z Rosją, bijąc swój własny rekord jako najstarszy strzelec gola w turnieju mistrzostw świata.