Nell'aprile 2017, in occasione del Torneo internazionale Città di Pesaro, Milena Baldassarri fa il suo debutto internazionale senior vincendo la medaglia d'oro nelle clavette, l'argento nel nastro e il bronzo nell'all-around. A maggio partecipa alla World Cup di Sofia, prima sua Coppa del Mondo, piazzandosi decima nell'all-around. Successivamente prende parte agli Europei di Budapest 2017, qualificandosi alla finale del nastro dove ottiene un prestigioso 7º posto.