Mit der Nationalmannschaft Serbiens (bis 2002 Jugoslawien, 2003 bis 2006 Serbien und Montenegro) gewann Ivan Miljković viele Medaillen. Bei den Olympischen Spielen 2000 in Sydney gewann er die Goldmedaille. Im nächsten Jahr wurde er in Tschechien Europameister. Bei den beiden Weltligen 2002 und 2004 gewann er jeweils die Bronzemedaille, und bei den beiden Weltligen 2003 und 2005 jeweils die Silbermedaille. 2005 und 2007 bei der EM gewann er jeweils die Bronzemedaille. Bei den beiden Weltligen 2008 und 2009 gewann er jeweils die Silbermedaille, und bei der Weltliga 2010 die Bronzemedaille. 2010 errang er außerdem die Bronzemedaille bei der Weltmeisterschaft in Italien. 2011 wurde er in Tschechien und Österreich erneut Europameister. Ivan Miljković wurde vielfach bei großen Turnieren als „Wertvollster Spieler“, „Bester Angreifer“ bzw. „Bester Scorer“ ausgezeichnet.