Димитар и Константин се родени во семејството на грнчарот Ристе Миладин и неговата сопруга Султана, од осумте деца, шест синови (Димитрија, Тане, Наум, Мате, Апостол и Константин) и две ќерки Ана и Крста. Браќата основно училиште завршиле во Струга, а подоцна и гимназија во Јанина, денешна Република Грција.Средниот брат Наум Миладинов ја завршил Духовната академија на патријаршискиот универзитет "Халки" во Цариград и дипломирал на отсекот музика и граматика. Наум во 1843 година напишал учебник по музика, прв од таков вид во Македониjа, додека при собирањето на народните песни истите ги запишувал со нотни записи, ги мелографирал, па така тој е нашиот прв музичар и мелограф.Најмалиот брат, Константин, дипломирал во 1852 година на Филозофскиот факултет во Атина, отсек грчка филологија  Со диплома на учители браќата се вратиле во родниот крај каде учителствувале во повеќе места. Во училиштето во Охрид, Димитар Миладинов се сретнал со познатиот руски научник, славистот Виктор Иванович Григорович. Оваа средба била пресудна Миладиновци да почнат да се занимаваат и со собирачката дејност-собирање и запишување на македонски народни песни и други умотворби, кои подоцна ги отпечатиле во еден голем Зборник. Во таа дејност се вклучил и средниот брат Наум Миладинов .Во тој период Македонија била дел од Отоманската империја. Освен тешкото турско ропство, на народот во Македониjа му се заканувала и денационализација и елинизација преку елинското просветување и црквата, кои биле во власта на грчката Цариградската патријаршија. Димитар Миладинов, кој бил целосно прословенски ориентиран, често доаѓал во судир со гркоманите во Битола, а по еден таков судир со битолскиот митрополит Венедикт, тој ја напуштил Битола и Македонија. Димитар притоа работи како учител во влашкото училиште во влашкото село Трново близу Битола, наследувајќи го дедо сѝ. Во Сремски Карловци и Нови Сад имал прилика да се запознае со животот на Србите под Австро-унгарска власт, каде уживале потполна културна автономија. Подоцна заминал во Белград. При престојот во овие краишта, тој се запознал со идеите на Пансловенизмот и Илирското движење, кои во потполност ги прифатил како свои. При крајот на 1856 година, Димитар Миладинов се вратил во Струга и го испратил братот Константин во Русија да студира словенска филологија на Филозофскиот факултет при Императорскиот универзитет во Москва. Имајќи го собраниот материјал од народни умотворби, Константин целосно се ангажирал во реализирање на идејата за нивно печатење.Работејќи на редактирање на песните и другите народни умотворби и нивно подготвување за Зборникот, Константин и самиот почнал да пишува поезија. Поетското творештво на Константин Миладинов, иако скромно, само петнаесет песни, го става на пиедесталот на македонската нова литература како основоположник на македонската уметничка поезија. Со песната"Т'га за југ", која има 70 препеви на 42 јазици, секоја година се отвораат Струшките вечери на поезијата.Суровата руска зима и бедниот живот штетно се одразиле врз здравјето на Константин, па во 1859 година тој заболел од туберколоза. Покрај подмолната и тешка болест, Константин го разочарал и неуспехот во настојувањата да се испечати Зборникот од народни умотворби. Основната причина за непечатењето на Зборникот во Москва е судирот на Миладиновци со Цариградската патријаршија во екот на преродбенската борба.Во јуни 1860 Константин Миладинов ја напуштил Москва. На пат за дома, во Виена, се сретнал со хрватскиот бискуп Јосип Јурај Штросмаер, поглаварот на Хрватската католичка црква, со кого контактирал уште од Москва, пишувајќи му за намерите за печатење на Зборникот. При оваа средба, бискупот Штросмаер прифатил да го финансира печатењето на Зборникот.  На 24 јуни 1861 година, од печатницата на Анте Јакиќ, во Загреб, излегол од печат Зборникот од народни умотворби на браќата Миладиновци - "Бугарски народни песни, собрани од браќа Миладиновци", дело со речиси 600 македонски народни песни и точно 77 бугарски (отстапени од бугарскиот фолклорист Васили Д. Чолаков). Како што докажува дописката на Миладинов во Москва, се до печатењето на книгата, таа го носи работниот наслов „Македонски народни песни“ и оваа промена во последен момент е предмет на контроверзии (всушност, насловот „Бугарски народни песни“ за прв пат се спомнува во писмо на Чолаков до Др. Фрањо Рачки кусо пред самото печатење). Во додаток на речникот, исто така се наоѓа и дел од првиот македонско-хрватски речник што Миладинов го спремал но не го објавил во целост (2000 збора) заради големината на Зборникот. Toj побудил голем интерес меѓу славистичките и фолклористичките кругови на словенските земји и Европа, што се гледа од имињата на претплатниците на Зборникот. Константин, пресреќен што животната цел, негова и на неговиот брат, е исполнета, зел неколку примероци од Зборникот и во средината на јули 1861 година го напуштил Загреб, тргнувајќи за родниот крај. Патем се задржал во Белград каде дознал дека неговиот брат Димитар веќе половина година чемрее во турските затвори. Така место за Струга, тргнал директно за Цариград и никогаш повеќе не го видел родниот крај. Набрзо по пристигнувањето во Цариград и Константин бил фатен и фрлен во цариградските зандани.

        Обвинети како шпиони против кои, според изјавата на официјалните турски власти, се подготвува судски процес, браќата Миладиновци умреле во цариградските затвори, во 1862 година, под засега неразјаснети околности.