Cherry Hill, New Jersey'de doğmuş ve büyümüştür. Oyunculuğa olan sevgisiniNew York'ta bulunanLong Lake Camp for the Arts'da keşfetmiştir.[1] 2003 yılındaCherry Hill Lisesi'nden mezun olmuştur. ArdındanNew York Üniversitesi'nde oyunculuk dersleri almıştır fakat üniversite 1. sınıfta okulu bırakmıştır.[2]
Cristin Milioti,30 Rock gibi televizyon programlarında veGreetings from the Shore gibi filmlerde görünmüştür. Aynı zamanda sahne performanslarıyla da tanınmaktadır. 2007 yılındaHelen Edmundson'un ödül kazananCoram Boy uyarlamasındaAlice Ashbrooku canlandırmıştır.[3] 2010 yılında,That Facein başrolünü oynamıştır[4] veStunningdeki performanslarından dolayıÖne Çıkan Baş oyuncu kategorisindeLucille Lortel Ödülü'ne aday gösterilmiştir.[5] 2012 yılında,Oncedaki performansından dolayıMüzikaldeki En iyi Kadın Oyuncu kategorisindeTony Ödülü'ne aday olmuştur.[6] Baş solistSteve Kazee ile olanOnce performansı sayesindeEn İyi Müzikal Tiyatro Albümü dalında 2013Grammy Ödülü'nü kazanmıştır. Ayrıca 2011 yılında,This American Life bölümü "Adventure" için kısa bir hikâye okumuştur.[7]
2013 yılında,CBS sit-comu olanHow I Met Your Mother'daTracy McConnell (Anne) rolünü oynamıştır. Daha sonraMartin Scorsese yapımı olanPara Avcısı'ndaJordan Belfort'un ilk karısını, Teresa Petrillo, oynamıştır. 2014 yılında iseNBC'nin komedi dizisi olanA to Z'de Zelda'yı oynamıştır. 2015 yılında,Fargo'da eyalet polisi olan Lou Solverson'un eşi Betsy Solverson'u canlandırmıştır.