Debutó, de la mano de Luis Suárez, en un encuentro valedero para la clasificación del Mundial ante Hungría el día 15 de noviembre de 1989. Fue titular y jugó los 90 minutos no solo ante los magiares sino también frente a Suiza en un amistoso.

Milla califica su experiencia como "el sueño de todo futbolista, que es vestir la camiseta de la Selección". 
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Convertirse en internacional fue una experiencia que le marcó profundamente: "No solo recuerdo el partido sino hasta el paseo previo antes del encuentro".

Ahora, tras dejar los banquillos, está relacionado con los medios de comunicación: "Soy analista de Canal Plus donde analizo los partidos de Liga de Primera y de Segunda División".

Luis Milla fue Seleccionador Sub-19 y Sub-21 entre 2008 y 2012: España fue oro en los Juegos Mediterráneos de 2009 en Pescara (Italia) y subcampeón en el Europeo de Sub'19 de 2010 en Caen (Francia). En 2011 se hizo con el Europeo Sub'21 en Dinamarca.