Fille du dramaturge et réalisateurWilliam C. de Mille (et par conséquent, nièce du réalisateur Cecil B. DeMille), Agnes de Mille est naturellement orientée vers le théâtre et le cinéma, comme actrice. Mais après une première expérience, enfant, dans un film muet réalisé par son père en 1916, elle choisit de se consacrer à la danse, dès les années 1910 comme danseuse, et à partir de 1928 (à New York) comme chorégraphe, activité qui deviendra sa principale. Notons ici qu'elle interprète une danseuse dans un second film (son dernier, donc, comme actrice) réalisé par son oncle en 1934, mais ce rôle sera coupé au montage.
De 1932 à 1938, Agnes de Mille est installée en Angleterre, à Londres, où elle se produit comme chorégraphe — notamment de sa première comédie musicale, en 1933 — et danseuse (pendant cette période, elle fait néanmoins des incursions dans son pays natal). De retour aux États-Unis en 1938, elle collabore dès l'année suivante (1939) avec l'American Ballet Theatre (alors dénommé 'Ballet Theatre'), basé à New York. En 1942, elle connaît son premier grand succès en chorégraphiant (et dansant) le balletRodeo, créé à New York par les Ballets russes de Monte-Carlo (alors exilés, en raison de la Seconde Guerre mondiale), sur une musique d'Aaron Copland.
En 1936 (durant son séjour londonien), Agnes de Mille fait ses débuts à Broadway, en chorégraphiant une scène d’Hamlet de William Shakespeare. Avec Swingin' the Dream en 1939, elle revient à Broadway au répertoire de la comédie musicale ; parmi celles qu'elle chorégraphie jusqu'en 1964 (voir la rubrique 'Répertoire' ci-dessous), mentionnons deux productions à succès, Oklahoma !, créée en 1943, et Brigadoon, créée en 1947, qui lui vaudra la même année un Tony Award (elle aura deux autres nominations durant sa carrière).
En 1948, elle met en scène (au Ziegfeld Theatre de New York) la création américaine de l'opéraLe Viol de Lucrèce de Benjamin Britten. Dès l'année précédente (1947) et par la suite, elle est occasionnellement metteur en scène de quelques comédies musicales à Broadway, la dernière en 1969.
En 1953, Agnes de Mille crée sa propre compagnie de danse, l'Agnes de Mille Dance Theatre(en) (renommée 'Agnes de Mille Heritage Dance Theatre' en 1974). Sa dernière contribution est pour un ballet créé en 1992, The Other, sur des lieder de Franz Schubert.
Au cinéma, hormis ses deux participations sus-visées comme actrice, Agnes de Mille est chorégraphe pour cinq films américains, disséminés entre 1936 et 1956 (voir la filmographie ci-dessous).
Répertoire (sélection)
Chorégraphe, sauf mention contraire ou complémentaire
Ballets
À New York, par le Ballet Theatre (American Ballet Theatre), sauf mention contraire