Milena Vitoulová (roz. Šrámková) se narodila během druhé světové války do rodiny architekta Vladimíra Šrámka, který působil v jedné z brněnských soukromých architektonických kanceláří. Po změně poměrů po roce 1948 a procesu s Miladou Horákovou, bývalou poslankyní Československé strany národně socialistické, jíž byl otec Mileny Vitoulové také členem, byla namístě obava z povinného nástupu na nucené práce do uranových dolů, který se již dotkl některých členů strany. Rodina se proto rozhodla odstěhovat do Slezska, kde měla své kořeny. Vladimír Šrámek zde přijal místo na stavebním odboru Okresního úřadu v Karviné.
V roce 1959 nastoupila Milena Vitoulová na Fakultu architektury a pozemního stavitelství Vysokého učení technického v Brně, kde si po třech letech výuky, která v případě technických předmětů probíhala společně s budoucími stavebními inženýry, vybrala zaměření architektura a stavba měst. Diplomní projekt na téma „Sportovní areál VUT Brno, Královo Pole“, jejž úspěšně obhájila v roce 1965, zpracovávala v ateliéru Zdeňka Alexy. V den slavnostních promocí si na Nové radnici v Brně vzala svého spolužáka Ladislava Vitoula.
Již při studiu pracovala během léta brigádně v ostravském Krajském projektovém ústavu (později Stavoprojektu) ve skupině Vlastimila Bichlera. Díky této zkušenosti už po absolutoriu věděla, že se místo ateliérů, kde se navrhovala převážně sídliště, může přihlásit do Ateliéru A6 (AT6) vedeného Zdeňkem Strnadelem, který se zaměřoval na projektování školských a zdravotnických staveb. V době nástupu Mileny Vitoulové se zde pracovalo na areálu Vysoké školy báňské (VŠB) v Ostravě-Porubě. Zapojila se do týmu pracujícího na 1. stavbě areálu VŠB a ve vnitroateliérové soutěži na budovu sdružených poslucháren VŠB zvítězila se svým návrhem kruhové stavby s pěti posluchárnami s kapacitou pro 200 posluchačů, osazených na výrazné konzole. Po dokončení prováděcí dokumentace nastoupila Milena Vitoulová v roce 1967 na mateřskou dovolenou a její kolega, architekt Vladimír Svoboda, se ujal autorského dohledu nad touto stavbou.
Po návratu do projekční praxe Milena Vitoulová zpracovala studii zdravotnické školy v Karviné, poté následovaly projekty krajských poliklinik v Bruntále, Kopřivnici a Karviné. Jejich podobu do značné míry určoval v té době povinně uplatňovaný typizovaný montovaný železobetonový systém. V roce 1976 uspěla v další vnitroateliérové soutěži na budovu rehabilitačního bazénu Rehabilitačního sanatoria Karviná (dnes Lázně Darkov – Rehabilitační sanatorium), jehož stavební program vyžadoval atypický konstrukční systém umožňující kreativnější architektonické řešení (dokončeno 1989). V 80. letech pracovala na objektu balneoterapie karvinského sanatoria a účastnila se i úvodních projekčních prací na nové léčebné lázně v Klimkovicích (dnes Sanatorium Klimkovice). U realizací mnoha staveb byla architektka přítomna od studie až po autorský dozor. V této době již také působila na pozici hlavní projektantky. V roce 1988 byla Milena Vitoulová na základě svého návrhu sdružených poslucháren oslovena vedením VŠB, aby navrhla novou univerzitní aulu. Projekt ale kvůli změně režimu skončil ve fázi zemních prací.
Rok 1989 se podepsal i na fungování projektových ústavů a jejich ateliérů. I přesto, že měl AT6 množství rozpracovaných zakázek, nepodařilo se jeho zaměstnancům nalézt cestu pro společné budoucí fungování a někteří z nich se rozhodli odejít. Milena Vitoulová se svým manželem Ladislavem, který od roku 1970 rovněž působil v AT6, se také osamostatnili a v roce 1991 založili vlastní architektonickou kancelář Atelier V+V. Mezi jejich první práce patřily studie zdravotnických zařízení, pobočka banky a též dva úspěšné soutěžní návrhy – v roce 1992 získali 1. místo v soutěži na dostavbu Lázní Darkov – Rehabilitační sanatorium, pro které pak během následujících let zpracovali několik projektů, a o dva roky později obsadili 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. Na přelomu tisíciletí byla obnovena myšlenka nové auly VŠB – Technické univerzity Ostrava (VŠB-TUO) a univerzita se opět obrátila na Milenu Vitoulovou. V důsledku následné změny vedení univerzity ale ani v tomto případě k realizaci stavby podle jejího návrhu nedošlo.
V roce 1995 došlo ke změnám v organizaci práce ateliéru. Ladislav Vitoul musel podstoupit vážnou operaci, po níž již nemohl zastávat práci mimo kancelář. Věnoval se proto především digitálnímu zpracování všech stupňů projektové dokumentace a Milena Vitoulová zajišťovala zakázky, komunikovala s klienty a účastnila se kontrolních dnů na stavbách.
Po manželově smrti v roce 2004 pokračovala v projektování samostatně – mezi návrhy z tohoto období patří např. regenerace sídlišť Varenská a Šalamouna v Ostravě nebo projekty rodinných domů v Josefovicích a Nových Heřmínovech včetně autorských dozorů.
Po sametové revoluci Milena Vitoulová rovněž aktivně působila v Obci architektů a později v České komoře architektů (ČKA), kde zastupovala ostravský region. V roce 1992 se stala členkou prvního zvoleného předsednictva ČKA a na jednání komory dojížděla s přestávkami až do roku 2013. Společně s Miroslavem Masákem a Ladislavem Lábusem iniciovala vznik akreditované Katedry architektury na Fakultě stavební VŠB-TUO, kde poté mezi lety 2008–2014 učila jako odborná asistentka v oblasti navrhování staveb. S jejím přispěním také v Ostravě vznikla příspěvková organizace Městský ateliér prostorového plánování a architektury (MAPPA). Milena Vitoulová je členkou dozorčí rady Nadace české architektury a je zastánkyní pořádání architektonických soutěží, v nichž usedá i jako porotkyně.
