Christiane Millet débute au théâtre en 1976, et à la télévision trois ans plus tard. Elle consacre sa carrière principalement à la scène, du Théâtre national de l’Odéon au Festival d’Avignon, en passant par le Théâtre national de la Colline et L’Atelier du Plateau. Elle y collabore avec Stuart Seide, Patrice Kerbrat, Virginie Lemoine… Elle est lauréate du Prix du syndicat de la critique 2013 pour Calme de Lars Norén, mis en scène par Jean-Louis Martinelli au Théâtre Nanterre-Amandiers.
Christiane Millet aborde le cinéma en incarnant le personnage principal de La palombière (1983) de Jean-Pierre Denis. Ce film d’auteur remporte un joli succès dans le circuit art et essai. Pourtant, l’actrice prend ses distances avec le septième art, et n’apparaît que pour des seconds rôles.
Elle joue une soignante dans La crime (1983) de Philippe Labro, et intègre le casting choral de Les maris, les femmes, les amants (1989) de Pascal Thomas. On la retrouve en infirmière dans Jeanne et le garçon formidable (1998) de Ducastel et Martineau, et en polythérapeute dans Drôle de Félix (2000) des mêmes cinéastes. Christiane Millet trouve son rôle le plus célèbre avec l’épouse niaise de Jean-Pierre Bacri dans Le goût des autres (2000) d’Agnès Jaoui.
Elle interprète souvent des personnages de mère : de Sara Forestier pour Hell (2006) de Bruno Chiche, d’Isabelle Carré pour Les émotifs anonymes (2010) de Jean-Pierre Améris, de Félix Moati pour Télé Gaucho (2012) de Michel Leclerc, ou d’Alexandra Lamy pour Tout le monde debout (2018) de Franck Dubosc. Christiane Millet a également été dirigée par Éric Lartigau, Nicolas Bedos, Todelano et Nakache…