રોમ ઓલમ્પિકની 400 મીટરની સેમિ ફાઈનલમાં મીલ્ખાએ બીજું સ્થાન પ્રાપ્ત કર્યુ. ફાઈનલમાં મીલ્ખાએ શરૂઆતમાં સરશાઈ મેળવી. પણ આગળ જઈને થોડા ધીમા પડી ગયા. મીલ્ખાનો આ નિર્ણય તેમને ભારે પડ્યો. વિજેતા ઓટીસ ડેવિડે 44.8 સેકન્ડમાં દોડ પૂરી કરી. કોફમાન બીજ અને મેલ સ્પેન્સ 45.5 સેકન્ડના સમય સાથે ત્રીજા સ્થાને રહ્યા. જ્યારે મીલ્ખા 45.6 સેકન્ડ સાથે ચોથા સ્થાને રહ્યા. એટલે કે માત્ર 0.1 સેકન્ડના અંતરથી તેઓ બ્રોન્ઝ મેડલ ચૂકી ગયા. છતાય તેમનો આ સમય કોઈ ભારતીય માટે એક નવો રેકોર્ડ હતો. તેમનો આ રેકોર્ડ સતત 38 વર્ષ સુધી અકબંધ રહ્યો.