Im Italienisch–Türkischen Krieg (1911/12) befehligte Millo ein italienisches Torpedobootgeschwader ("Spica, Centauro, Climene, Perseo, Astore"), mit dem er in der Nacht vom 18. auf den 19. Juli 1912 die Ottomanische Flotte und Landstützpunkte in den Dardanellen angriff. Für diesen gewagten Einsatz, bei dem seine fünf Boote über 15 Seemeilen hinweg schwerem feindlichen Feuer ausgesetzt waren, erhielt er den höchsten italienischen Militärorden und wurde zum Konteradmiral befördert. 1913 erfolgte die Ernennung zum Senator und zum Marineminister im Kabinett Giolitti IV. Ein Amt, das er noch unter der von Antonio Salandra angeführten Nachfolgeregierung bis Mitte August 1914 innehatte.