Milena Vitoulová se narodila v Brně v architektonické rodině. Jejím otcem byl architekt Vladimír Šrámek (1909-1983), absolvent oboru architektura na České vysoké škole technické v Brně z roku 1932. Otec pocházel ze severní Moravy, ale po skončení školy zůstal v Brně a pracoval v architektonické kanceláři, matka Vilma Šrámková, rozená Střílková (1912-1995) byla v domácnosti. Rodina se po změně politických poměrů v roce 1951 přestěhovala z Brna do Karviné. Vladimír Šrámek přijal místo na stavebním odboru Okresního úřadu v Karviné, matka pracovala na Dole ČSA Karviná.

Po maturitě v roce 1959 Milena Vitoulová studovala na Fakultě architektury a pozemního stavitelství Vysokého učení technického v Brně. Po třech letech společného studia se stavebními inženýry si zvolila obor architektura a stavba měst. Studium architektury dokončila v roce 1965. V témže roce se vdala za spolužáka ze studií architekta Ladislava Vitoula (1942-2004) a usadili se v Ostravě-Porubě. Ladislav Vitoul pracoval na Útvaru hlavního architekta v Ostravě. Manželům se narodily dvě dcery, Dagmar (1967) a Marta (1972). 

Milena Vitoulová po studiu nastoupila do ostravského Krajského projektového ústavu (později Stavoprojektu) do Ateliéru 6 (AT6) vedeného Zdeňkem Strnadelem. Ateliér byl zaměřen na projekty školských a zdravotnických staveb. V té době ateliér pracoval na první etapě stavby areálu Vysoké školy báňské v Ostravě-Porubě. V týmu, který se podílel na návrzích staveb pro vysokou školu, pracovali architekti Zdeněk Kupka, Vladimír Svoboda, Zdeněk Šťastný a Milena Vitoulová. V té době bylo v ateliérech běžné pořádat při hledání nejlepší varianty řešení zadaného úkolu vnitroateliérové soutěže. Účastnili se jich členové ateliéru s tím, že nejlepší návrh byl potom dopracován v dalších stupních dokumentace. Návrh Mileny Vitoulové byl vybrán jako vítězný ve vnitroateliérové soutěži na budovu sdružených poslucháren v univerzitním areálu. Projektová příprava začala v roce 1967, stavba byla dokončena v roce 1973.  Kruhová solitérní stavba s pěti posluchárnami osazenými na výrazné konzole se stala charakteristickým objektem porubského univerzitního kampusu.

Během praxe ve Stavoprojektu v Ateliéru 6 Milena Vitoulová pracovala na mnoha návrzích a realizacích zejména v oboru zdravotnických staveb, v 80. letech již na pozici hlavní projektantky. Od roku 1970 v témže ateliéru působil i její manžel architekt Ladislav Vitoul. V roce 1988 začala pracovat na návrhu nové univerzitní auly pro Vysokou školu báňskou. Práci na projektu zastavila změna režimu v roce 1989. 

Státní projekční organizace Stavoprojekt se od roku 1990 postupně rozpadala a jednotliví architekti zakládali vlastní soukromé praxe. Milena Vitoulová s manželem Ladislavem se rovněž osamostatnili a v roce 1991 si založili vlastní architektonickou kancelář Atelier V+V. Ateliér byl úspěšný v architektonických soutěžích (1992 - 1. místo v soutěži na dostavbu Lázní Darkov – Rehabilitační sanatorium, 1994 - 2. místo v soutěži na Státní okresní archiv Frýdek-Místek). Atelier V+V dále zpracoval územní plány zóny Karviná-Hranice a Karviná-Mizerov, projekt rekonstrukce a dostavby mateřské školy Ivana Sekaniny v Ostravě-Porubě či urbanisticko-architektonickou studii regenerace panelového sídliště Ostrava-Přívoz. 

Milena Vitoulová byla v roce 2002 vedením univerzity vyzvána podruhé k návrhu nové auly pro Vysokou školu báňskou – Technickou univerzitu Ostrava. Zpracovala projekt ve stupni dokumentace pro územní řízení. Po změně ve vedení univerzity budovu auly a centra informačních technologií nakonec podle vlastního návrhu projektovala kancelář Ateliér Idea, stavba byla dokončena v roce 2006.

Po manželově smrti v roce 2004 pokračovala Milena Vitoulová v projektování samostatně (regenerace sídlišť Varenská a Šalamouna v Ostravě, projekty rodinných domů).

Po roce 1989 aktivně působila v architektonických profesních organizacích (Obec architektů a později Česká komora architektů), kde zastupovala ostravský region v různých funkcích. Společně s Miroslavem Masákem a Ladislavem Lábusem iniciovala vznik akreditovaného oboru Architektura a stavitelství na nově založené Katedře architektury Fakulty stavební VŠB-TUO. Mezi lety 2008–2014 na Katedře architektury učila jako odborná asistentka. 

Milena Vitoulová dlouhodobě aktivně propaguje architekturu jako významnou součást kvality a kultury vystavěného prostředí v Ostravě. Je propagátorkou pořádání architektonických soutěží a v mnoha soutěžích zasedala v roli porotkyně. Přispěla ke vzniku příspěvkové organizace MAPPA (Městský ateliér prostorového plánování a architektury) v Ostravě. Je členkou dozorčí rady Nadace české architektury. 

EŠ