Биография
Родился в 1816 году в небогатой дворянской семье, старший брат Николая и Владимира Милютиных. Первоначальное воспитание получил в университетском пансионе в Москве, где рано выказал большие способности к математике. В 16 лет он составил и издал «Руководство к съемке планов» (Москва, 1832). Из пансиона Милютин поступил фейерверкером в гвардейскую артиллерию и в 1833 году был произведён в офицеры.
В 1839 году окончил курс в Императорской военной академии. В это время он написал ряд статей по военному и математическому отделам в «Энциклопедическом Лексиконе» Плюшара (тт. 10—15) и «Военном энциклопедическом лексиконе» Зедделера (тт. 2—8), перевёл с французского языка записки Сен-Сира («Военная Библиотека» Глазунова, 1838) и напечатал статью «Суворов как полководец» («Отечественные Записки», 1839, 4).
С 1839 до 1844 года служил на Кавказе, принимал участие во многих делах против горцев и был ранен пулей навылет в правое плечо, с повреждением кости. Сослуживцем его был М. Х. Шульц, отважный русский офицер, впоследствии — генерал, которому посвящено стихотворение М. Ю. Лермонтова «Сон». С ним с той поры Д. А. Милютина связывали дружеские отношения, он неоднократно говорит об этом сослуживце в своих воспоминаниях.
В 1845 году был назначен профессором Императорской военной академии по кафедре военной географии и статистики, существовавшей в академии с момента ее основания Г. В. Жомини в 1832 г. Ещё будучи на Кавказе, он составил и в 1843 году напечатал «Наставление к занятию, обороне и атаке лесов, строений, деревень и других местных предметов». Затем последовали «Критическое исследование значения военной географии и статистики» (1846), «Первые опыты военной статистики» (т. I — «Вступление» и «Основания политической и военной системы германского союза», 1847; т. II — «Военная статистика Прусского королевства», 1848), «Описание военных действий 1839 г. в северном Дагестане» (Санкт-Петербург, 1850) и, наконец, в 1852—1853 годах главный научный труд его — классическое исследование об Итальянском походе Суворова. Над этой темой работал военный историк А. И. Михайловский-Данилевский, но он умер, успев только начать исследование. По Высочайшему повелению, продолжение работы было поручено Милютину. «История войны 1799 г. между Россией и Францией в царствование императора Павла I», по отзыву Грановского, «принадлежит к числу тех книг, которые необходимы каждому образованному русскому, и займет, без сомнения, весьма почетное место в общеевропейской исторической литературе»; это «труд в полном смысле слова самостоятельный и оригинальный», изложение событий в нём «отличается необыкновенной ясностью и спокойствием взгляда, не отуманенного никакими предубеждениями, и той благородной простотой, которая составляет принадлежность всякого значительного исторического творения».
Через несколько лет этот труд потребовал уже нового издания (Санкт-Петербург, 1857). Академия наук присудила ему полную Демидовскую премию и избрала Милютина своим членом-корреспондентом. Перевод на немецкий язык Chr. Schinitt’a вышел в Мюнхене в 1857 году.
С 1848 года Милютин, помимо учёных занятий, состоял по особым поручениям при военном министре, Николае Сухозанете, с которым у него не сложилось тёплых отношений. Летом 1854 года на даче Панаевых вблизи Петергофа знакомится с Н. Г. Чернышевским.