Nació en Dunfermline (Escocia) en 1929. A pesar de la desaprobación de su padre, audicionó y fue becado en la Escuela de Ballet Sadler’s Wells (hoy The Royal Ballet School). Ninette De Valois lo aceptó por sus méritos y por la necesidad de formar nuevos bailarines para ocupar las vacantes libres tras la guerra. La joven compañía se instaló en el Opera House en 1946 y MacMillan devino miembro fundador del Ballet Theatre, bailando incluso antes de incorporarse a la compañía profesional. Su devastador pánico escénico lo llevó a dejar de bailar por un tiempo y así descubrir su vocación de coreógrafo. Pronto creó sus primeras obras: Somnambulism Fragment y Laiderette. De Valois le encargó su primer trabajo profesional, las hoy famosas Danses Concertantes, para la gira de la compañía de 1953. Sintiéndose seguro como coreógrafo, dejó la carrera de bailarín. Sus creaciones reflejaron un estilo muy personal, influenciado por los dramaturgos británicos de post guerra y por la cultura del cine, rompiendo con la temática de cuentos de hadas. Para el American Ballet Theatre creó, entre otras, Winter’s Eve y Journey para Nora Kaye. En Londres estrenó The Burrow, The Invitation y en 1965 Romeo y Julieta, su primer ballet de tres actos. En 1970 asumió la dirección del Royal Ballet hasta 1977, permaneciendo como el coreógrafo principal de la compañía. Sus obras (como Anastasia, Manón, Mayerling, The Prince of the Pagodas) ingresaron en los repertorios de las más importantes compañías como el Kirov, el ABT y la Ópera de París. Murió a los 62 años.
