Né en 1969 à Bordeaux, Sylvain Millepied suit ses études musicales au Conservatoire de Bordeaux où il obtient, en flûte traversière et en musique de chambre, la Médaille d’Or et la Médaille d’Honneur de la Ville de Bordeaux. Cette même année, il est finaliste du concours Darius Milhaud et effectue ses premiers concerts en tant que soliste en Pologne.
Il poursuit ses études à Paris dans la classe de Maurice Pruvot (89-90, 1ers prix en supérieur et perfectionnement), et se perfectionne auprès de Robert Pichaureau, Alain Marion, Catherine Cantin Andras Adorjan et Jean-Pierre Rampal.
En 1994, Sylvain Millepied est lauréat du concours Maria Canals à Barcelone, puis de la Fondation Gyorgy Cziffra (1995), et en 1996 il est demi-finaliste du concours Young Concert Artist de New York.
Son goût pour les rencontres et les expériences artistiques l’amène naturellement à se produire le plus souvent possible avec d’autres musiciens, il rejoint l’ensemble Proxima Centauri en 1998.
Il joue et enregistre avec le guitariste Jean-Luc Rocchietti et participe à plusieurs orchestres et ensembles, et tourne à Londres et New York avec la troupe « danses concertantes ».
Il se produit en récital solo dans un répertoire de la musique baroque à la musique contemporaine, et enregistre pour France Musique, la BBC et la RTBF.
Parallèlement à ses activités d’instrumentistes, il a écrit un conte musical pour enfants « Rémi, Julie et les secrets de la musique » et composé la musique d’accompagnement du Yang Xing Do (art martial oriental).
