Український і американський скрипаль єврейського походження. Народився в Одесі в 1904 році. Спочатку брав приватні уроки музики, а потім вступив в Петроградську консерваторію. У 1925 році Мільштейн виїхав разом з Горовицем на гастролі за кордон і прийняв рішення не повертатися на батьківщину. Музиканти неодноразово виступали у складі тріо – Горовиць, Мільштейн і П'ятигорський.
Через кілька років Мільштейн осів у Брюсселі, а після війни він отримав громадянство США. У 1975 році він отримав премію "Ґреммі" за найкраще виконання класики. Натан Мільштейн помер у Лондоні в 1992 році.
63-я церемонія премія "Ґреммі" відбудеться 14 березня 2021 року. Академія звукозапису США ухвалила рішення про перенесення церемонії через пандемію коронавірусу.