Фамилия Милки в русском контексте — редкий случай, когда прозвище или мирское имя не переделали под стандартную модель на -ов или -ин. Она осталась в первоначальной форме, что сразу указывает на её возможное происхождение. Скорее всего, перед нами не переоформленная фамилия из числа «окающих» или украинских, а пример фамилии, застывшей в виде чистого прозвища.

Основа здесь — слово «милка». В старорусском языке так называли возлюбленную, милую женщину, реже — ласково обращались к ребёнку. Но прозвище Милка могли дать и мужчине: либо за слащавый, ласковый характер (иногда с иронией), либо за то, что он был «маменькиным сынком», любимчиком. Второй вариант — отголосок старого нецерковного имени Мил, Мила, которое на Руси давали ребёнку как пожелание, чтобы он рос добрым и всеми любимым. Тогда Милки — это либо сын Милки (женщины), либо потомок человека по прозвищу Милка.

Суффикса -и в фамилии нет: это окончание множественного числа. Такая модель (окончание -ий, -ой или -и) характерна для фамилий, образованных от прозвищ в именительном падеже. Встречается она у поляков, белорусов и украинцев, а также у русских на северо-западе и в Сибири, куда переселенцы приносили такие формы. В официальных документах XIX века фамилию могли записать как Милкин, но носители сами сохраняли исходный вариант.

Географически фамилия Милки действительно встречается, но очень редко. Её можно найти среди потомков крестьян из бывших польских губерний, а также у еврейских семей (как вариант фамилии Милкис или Милькина, где основа — женское имя Милка, уменьшительное от Мирьям или Малка). В русском контексте фамилия осталась малопонятной из-за кажущейся «женской» основы, но это не должно смущать: в ономастике множество фамилий от женских имён и прозвищ (Марьин, Танин, Машкин), а Милки — просто более архаичная форма.