В 1928 году Мильтинис впервые вышел на сцену как статист в опере Джузеппе Верди "Аида". В 1931 году он окончил театральную студию Каунасского драматического театра. В начале 30 годов он работал в Шяуляйском драматическом театре.
В 1932 году Мильтинис уезжает во Францию, где изучает искусство театра и киноискусство, слушает лекции в Сорбонне. Позднее, в 1933—1936 годах он учится в парижской актёрской студии Дюллена. В Сорбонне он ставит Оскара Уайльда на английском языке, снимается статистом в фильмах вместе с Барро, участвует в пантомиме в спектаклях театра "Старая голубятня", готовит самостоятельные отрывки из Мольера, ходит в музеи и на лекции по искусству, посещает художественную школу Лувра.
Всё это время Мильтинис мечтал о создании в Литве европейского театра. Однако в Шяуляй его идеи никому не нужны. И в 1938 году Мильтинис снова уезжает, теперь в Лондон, где продолжает изучать театральное искусство. Окончательно он вернулся в Литву в 1939 году. Здесь он работает театральным критиком, руководит театральной студией в Каунасе.
В 1940 году Советская власть дала Юозасу разрешение организовать в Паневежисе новый театр. И Мильтинис вместе с группой актёров перебирается туда. Всё нужно было начинать практически с нуля в зале на 320 мест.
На основе каунасской театральной студии Мильтинис и создал знаменитый Паневежский драматический театр, являясь его бессменным художественным руководителем и главным режиссёром до сентября 1980 года. Был лишь перерыв в 1954 – 1959 годах, когда Мильтинис работал как актёр и режиссёр дубляжа на Литовской киностудии. Сейчас театр в Паневежисе носит имя Юозаса Мильтиниса — Juozo Miltinio dramos teatras.
На сцене театра Юозас Мильтинис поставил около 80 спектаклей, создал интеллектуальный, философский театр. Как режиссёр, в репертуар театра Мильтинис включал произведения, которые не одно десятилетие прославляли Паневежский театр. Это спектакли, поставленные по произведениям Шекспира, Чехова, Островского, Мольера, Джонсона, Золя, Ибсена, Бомарше, Борхерта, Грушаса, Софокла, Мюссе и других.
Мильтинис известен и как педагог, воспитавший целую плеяду талантливых актёров: Донатаса Баниониса, Бронюса Бабкаускаса, Альгимантаса Масюлиса, Гедиминаса Карку, Регину Зданавичюте и много других. Его ученики Бледис и Карка стали режиссёрами, а Космаусас стал директором театра. Многие из них снимались в кино – художественные принципы работы Мильтиниса с актёрами оказались благоприятными для формирования их кинематографического успеха.
Вот как вспоминал Донатас Банионис о Мильтинисе:
"Знаете, Мильтинис всегда считал, что главное в актёре — это его личность. Чем глубже и одухотвореннее личность — тем более достоверен создаваемый им образ. Мильтинис учил нас постоянно анализировать. Анализировать всё: прочитанные книги, увиденные спектакли, подсмотренные жизненные ситуации".
В театральной истории Юозас Мильтинис остаётся уникальной личностью, ярким и талантливым и неповторимым художником, с именем которого связано возникновение литовского драматического театра.
Юозас Мильтинис скончался 13 июля 1994 года в Паневежисе. Похоронен там же. Свою огромную библиотеку он завещал городской библиотеке Паневежиса.