Sandra Milowanoff, fille d'Alexei Milowanoff et de Maria Smirnova, sera toute jeune passionnée de danse classique. Elle entre dans l'univers des petits rats de Saint-Pétersbourg pendant huit ans, et douée pour la danse, elle est engagée dans la troupe de la très célèbre Anna Pavlova. La jeune fille envoûtée par le triomphe et la beauté suscitée par l’interprétation d’Anna dans « La Belle au Bois Dormant » sur une musique de Tchaïkovski, rêve de devenir danseuse étoile.

Après une tournée triomphale dans différentes capitales d’Europe, elle quittera sa Russie natale en 1917 pour fuir la révolution bolchevique. Sa famille se réfugie à Monte-Carlo où Sandra Milowanoff à la recherche de travail trouvera un petit rôle d’actrice de cinéma dans un feuilleton réalisé par René Navarre. Charmé par sa beauté et son accent le réalisateur Louis Feuillade lui permettra d’exprimer tout son talent de comédienne dans le film Les Deux Gamines aux côtés de l'actrice Blanche Montel. Devant ce premier succès, Louis Feuillade lui fera tourner le feuilleton Parisette traité en 12 épisodes émouvants.

Henri Fescourt l’engagera dans Les Misérables où elle incarnera les rôles de Fantine et Cosette. La tragédie lui va si bien, qu’elle incarnera immédiatement le rôle de la misérable héroïne du film Pêcheur d'Islande de Jacques de Baroncelli, avec l'acteur Charles Vanel. De succès en succès la carrière de Sandra Milowanoff s'achèvera avec la venue du cinéma parlant. Elle s’éteint retirée et dans l’anonymat le plus complet, le 8 mai 1957, à Paris (IXe) ; elle est inhumée au cimetière parisien de Pantin

Veuve du danseur Michel Nikitine, Sandra Milowanoff était l'épouse du maquilleur Joseph Mejinsky au moment de son décès.