John Milne sinh ra tại Liverpool, Anh vào ngày 30/12/1850. Sau khi theo học ngành địa chất tại trường King’s College London và Trường Mỏ Hoàng gia, ông trở thành một kỹ sư khai thác mỏ. Ban đầu, ông thực hiện các cuộc điều tra và thăm dò khoáng sản cho các công ty khai thác mỏ tại châu Âu. Sau đó, ông chuyển đến nơi làm việc mới tại Newfoundland, Canada vào năm 1873. Trong thời gian này, ông viết một số bài báo về sự tương tác giữa băng và đá.
Năm 1874, Milne đi cùng tiến sĩ Charles Tilstone Beke trong một chuyến thám hiểm để xác định vị trí thực sự của Núi Sinai ở phía Tây Bắc bán đảo Ả Rập. Ông đã tận dụng cơ hội này để nghiên cứu địa chất của khu vực và chuyển một bộ sưu tập hóa thạch tới Bảo tàng Anh.
Năm 1876, chính quyền Minh Trị của Đế quốc Nhật Bản đã mời Milne đến làm cố vấn nước ngoài và giáo sư khai khoáng tại Học viện Kỹ thuật Hoàng gia mới thành lập ở Tokyo, khi đó ông chỉ mới 25 tuổi. Một phần vì muốn trải nghiệm cảm giác phiêu lưu và một phần bịsay sóng, ông đã đi bộ đường dài trong suốt 11 tháng, vượt qua khu vực Siberia trước khi đến Nhật Bản. Ngay trong đêm đầu tiên của ông ở đất nước Mặt trời mọc, một trận động đất đã xảy ra.
Lĩnh vực nghiên cứu động đất lúc đó vẫn còn khá mới mẻ. Nó chỉ trở thành một lĩnh vực riêng biệt vào giữa thế kỷ 18 khi một loạt các trận động đất lớn xuất hiện ở Anh vào năm 1750, tiếp đó là một trận động đất kèm theo sóng thần đã tàn phá Lisbon, Bồ Đào Nha vào năm 1755, khiến gần 70.000 người thiệt mạng.
Sau các thảm họa trên, giới khoa học bắt đầu thu thập dữ liệu về động đất trên khắp thế giới. Khi việc liên lạc giữa các quốc gia trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn, lượng thông tin thu thập được cũng ngày càng nhiều và phong phú, giúp các nhà khoa học có cái nhìn toàn diện hơn về hoạt động động đất trên toàn cầu.
Sau trận động đất lớn xảy ra ở Yokohama, Nhật Bản vào năm 1880, Milne cùng các đồng nghiệp người Anh bao gồm James Alfred Ewing và Thomas Gray đã thành lập Hiệp hội Địa chấn Nhật Bản (SSJ) – hiệp hội nghiên cứu động đất đầu tiên trên thế giới. Các thành viên tại SSJ đề nghị Milne trở thành lãnh đạo của tổ chức này, nhưng ông đã từ chối và chỉ đảm nhận vị trí biên tập và viết bài cho tạp chí của hiệp hội.
Một trong những mục tiêu của SSJ là tài trợ cho việc phát triển máy đo địa chấn để đo lường và phát hiện động đất. Với sự hỗ trợ của Ewing và Gray, Milne đã sáng chế ra máy đo địa chấn con lắc ngang đơn giản, một thiết bị có khả năng ghi lại những rung động xảy ra khi xuất hiện các chuyển động đột ngột dọc theo đường đứt gãy của Trái đất. Thiết bị này là máy đo địa chấn hiện đại đầu tiên trên thế giới.
Động đất tạo ra hai loại sóng: sóng ngang (sóng S) và sóng dọc (sóng P). Sóng ngang là loại sóng có các dao động diễn ra theo phương vuông góc với phương truyền sóng, trong khi sóng dọc là sóng có phương dao động của các phần tử trùng với phương truyền sóng.
Máy đo địa chấn của Milne cho phép ông phát hiện các loạisóng địa chấnkhác nhau và ước tính vận tốc của chúng. Từ đó, ông có thể xác định khoảng cách từ chấn tâm của một trận động đất đến trạm đo.
Milne đã biên soạn nhiều tập dữ liệu về động đất ở Nhật Bản và viết hai tác phẩm quan trọng trong lĩnh vực này bao gồm “Earthquakes” (Động đất) và “Seismology” (Địa chấn học). Ông đã bác bỏ niềm tin và lý thuyết phổ biến của các nhà khoa học đương thời khi cho rằng hoạt động địa chấn là kết quả trực tiếp từ hoạt động núi lửa.
“Phần lớn các trận động đất mà chúng ta trải qua không phải do núi lửa gây ra và dường như chúng không có mối liên hệ trực tiếp nào với núi lửa. Ở trung tâm Nhật Bản có những vùng núi với rất nhiều ngọn núi lửa đang hoạt động, nhưng các khu vực này lại đặc biệt ít xảy ra động đất”, Milne nhận định.
Cùng với công việc tại Hiệp hội Địa chấn Nhật Bản, Milne ngày càng quan tâm đến các giải pháp giúp giảm thiểu tác hại của động đất. Vào đầu thập niên 1880, ông bắt đầu tư vấn những giải pháp sáng tạo để xây dựng cầu đường và các tòa nhà nhằm chống lại những rung lắc do động đất gây ra. Nhiều tư vấn của ông đã được đưa vào các quy định xây dựng của Nhật Bản.
Năm 1895, một vụ cháy đã thiêu rụi ngôi nhà, phòng thí nghiệm, thư viện và nhiều thiết bị nghiên cứu của ông tại Nhật Bản. Sau biến cố trên, ông đã bịsuy sụp tinh thần và quyết định quaytrở về Anh cùng với vợ – cũng là một phụ nữ Nhật Bản. Ông thành lập một phòng thí nghiệm tại nhà trên đảo Wight, gọi là Shide Hill House, nơi trở thành trung tâm nghiên cứu địa chấn học hàng đầu thế giới trong 20 năm tiếp theo.
Sau khi trở thành một thành viên của Hội Hoàng gia (Anh), ông đã thuyết phụctổ chức này tài trợ cho việc xây dựng các trạm quan sát động đất trên khắp thế giới và lắp đặt máy đo địa chấn con lắc ngang do ông sáng tạo ra. Mạng lưới của ông ban đầu bao gồm bảy trạm quan sát ở Anh, ba trạm ở Nga, hai trạm ở Canada, ba trạm ở bờ biển phía Đông nước Mỹ và một trạm ở Nam Cực. Sau đó, mạng lưới đã phát triển lên quy mô bốn mươi trạm.
Milne thu thập dữ liệu từ các trạm và bước đầu xây dựng các mô hình toàn cầu về hoạt động động đất. Năm 1898, Milne (cùng với WK Burton) đã xuất bản cuốn sách “Earthquakes and Other Earth Movements” (Động đất và các chuyển động khác của Trái đất). Cuốn sách này đã trở thành tài liệu tham khảo quan trọng cho các nhà địa chấn học trên toàn thế giới, cung cấp cái nhìn tổng quan về hiện tượng động đất và cách đo lường chúng.
Năm 1896, một nhà khoa học người Anh khác tên là John Johnson Shaw đã đến đảo Wight trong một chuyến nghỉ mát và tới thăm Milne. Kể từ đó, cả hai đã xây dựng tình bạn tốt đẹp và một mối quan hệ hợp tác nghiên cứu lâu dài. Họ đã cùng nhau chế tạo một thiết bị mới để nghiên cứu động đất gọi là Máy đo địa chấn Milne-Shaw vào năm 1913. Điều đặc biệt của thiết bị này so với các phiên bản tiền nhiệm là nó có thể phóng đại dữ liệu đo đạc sóng địa chấn lên tới 500 lần. Nó cũng có khả năng tạo ra những bản vẽ mô tả sóng động đất trên giấy.
Trong những năm sau đó, nhiều nhà phát minh khác đã cải tiến máy đo địa chấn của Milne bao gồm Emil Wiechert và Boris Galitzin. Họ đã tạo ra phiên bản máy đo địa chấn sử dụng điện từ thay vì con lắc ngang. Dù có nhiều cải tiến, các bộ phận như kim ghi, phần chân đế có khối lượng lớn và địa chấn đồ (các bản vẽ ghi lại sóng động đất trên giấy) vẫn là những thành phần chính của các thiết bị địa chấn học ngày nay.
Milne giữ chức Thư ký của Ủy ban Địa chấn thuộc Hiệp hội Anh cho đến khi ông qua đời vì bệnh thận vào ngày 31/7/1913. Năm 1919, các hoạt động dang dở trong phòng thí nghiệm của ông được chuyển giao cho Đại học Oxford.