Mili Avital s-a născut la data de 30.03.1972, în Ierusalim, Israel. Ea și-a început cariera, la vârsta de 17 ani, în „Dangerous Liaisons”, de Christopher Hampton, la Teatrul Cameri din Tel Aviv. A câștigat Premiul Academiei Israeliene din 1992 pentru cea mai bună actriță în rolul secundar din „Over the Ocean” (1991). A vorbi ca un american nativ a fost important: „Nu am vrut ca rolurile mele să fie limitate de limbă sau cultură”. A urmat succesul. A fost distribuită în roluri americane, sudice, britanice și altele. A ajuns singură la New York în 1993, pentru a participa la programul de actorie „Circle in the Square”. Un an mai târziu, în timp ce lucra pe post de chelneriță, a fost descoperită de un agent. Două săptămâni mai târziu, ea a câștigat rolul principal în Stargate (1994) de Roland Emmerich, pentru care a primit un premiu Sci-Fi Univers. Filmografia ei cuprinde, printre altele: Dead Man (1995), Kissing a Fool (1998), Wedding (1998), Animals with the Tollkeeper (1998), The Young Girl and the Monsoon (1999), The Human Stain (2003), Columbian Love (2004), Când mâncăm ? (2005), Noodle (2007, Israel / China), pentru care a primit Premiul Cercului Criticilor din Israel din 2007 pentru cea mai bună actriță, nominalizare la Premiul Academiei Israeliene pentru cea mai bună actriță și nominalizarea pentru Persoana anului din Israel. La televiziune a jucat rolul „Scheherazade” în miniseria ABC nominalizată la premiile Emmy, Arabian Nights (2000), în miniseria NBC, Uprising (2001), After the Storm (2001), Damages (2007), Hatufim (2009, alias „Prizonieri de război”, Keshet, Israel). A regizat un scurt documentar, I Think Myself I Am All the Time Younger (2004, Tribeca Film Festival 2004, Jerusalem Film Festival 2004). În plan personal, Mili și David Schwimmer au avut o relație și s-au despărțit în noiembrie 2001. Ea locuiește la New York cu soțul ei, scenaristul Charles Randolph (s-au căsătorit la 4 iulie 2004), și cu fiul și fiica lor, Benjamin Randolph și Fanny Randolph.