Działalność naukowa prof. Milewskiego i współpracowników skupiona jest na poszukiwaniu i projektowaniu chemoterapeutyków mogących znaleźć zastosowanie w leczeniu grzybic układowych powodowanych przez patogenne drobnoustroje grzybowe, w tym szczególnie szczepy wielolekooporne. Głównymi obiektami badań są pochodne antybiotyków przeciwgrzybowych z grupy makrolidów polienowych oraz związki o strukturze aminokwasowej i peptydowej. Ważnym elementem prac badawczych zespołu prof. Milewskiego jest identyfikacja i charakterystyka nowych celów molekularnych dla chemoterapii przeciwgrzybowej, w tym szczególnie enzymów uczestniczących w szlakach biosyntezy aminokwasów oraz składników grzybowej ściany komórkowej.
Mąż Marii Jolanty, profesor nauk chemicznych. Mają dwoje dzieci: Marię i PiotraWybory 2016- Sławomir Milewski - Biogram [dostęp 2026-02-18]..
Dorobek naukowy Jest autorem lub współautorem ponad 120 artykułów w czasopismach naukowych z bazy JCR, 3 rozdziałów w książkach, 3 skryptów akademickich oraz 14 patentów krajowych i zagranicznych. Kierownik grantów KBN, MNiSW i NCN (w sumie 11) oraz 3 grantów inwestycyjno-aparaturowych na kwotę ogólną blisko 7 mln zł. Członek Editorial Board czasopisma Frontiers in Microbiology.