Il se classe deuxième du 400 mètres lors des mondiaux en salle de Lisbonne, en 2001, s'inclinant à cette occasion face au Britannique Daniel Caines. Lors de l'édition suivante, à Birmingham en 2003, Campbell s'adjuge un nouveau titre mondial du relais 4 × 400 m en compagnie de James Davis, Jerome Young et Tyree Washington dans le temps de 3 min 04 s 09, mais l'équipe américaine est finalement disqualifiée à la suite du dopage avéré de Jerome Young.
En 2006, Milton Campbell remporte la médaille d'or du 4 × 400 m des Championnats du monde en salle de Moscou, signant son troisième succès dans cette épreuve. L'équipe américaine, composée par ailleurs de Tyree Washington,
LaShawn Merritt et Wallace Spearmon, s'impose en 3 min 03 s 24 devant la Pologne et la Russie.
