Zwölf Jahre lang spielte Mariele Millowitsch in der ZDF-Serie "girl friends – Freundschaft mit Herz" die Metzgerstochter Marie Malek, die dank ihrer besten Freundin Ilka Frowein (Tamara Rohloff) anfangen kann, bei einer Hotelkette zu arbeiten und dort Freundschaften mit weiteren Frauen schließt.

Sie blieb der TV-Serie über alle sieben Staffeln von 1995 bis 2007 treu, ebenso wie Co-Star Walter Sittler als Hoteldirektor Ronaldo Schäfer, vor allem bekannt aus "Der Kommissar und das Meer" (2007–2021).

Neben Sittler spielte sie parallel auch viele Jahre gemeinsam in der RTL-Comedyserie "Nikola" (1997–2005), für die sie mit dem Adolf-Grimme-Preis und in der Kategorie "Beste Schauspielerin Sitcom" mit dem Deutschen Fernsehpreis ausgezeichnet wurde.

Direkt nach dem Ende von Nikola im Jahr 2005 übernahm Mariele Millowitsch erneut die Hauptrolle in einer Serie: Sie spielte in der deutschen Version der US-Produktion "Family Law" (lief im Pay-TV auch unter dem Titel "Frauenpower") in allen drei Staffeln die Familienanwältin Hanna Lorenz. Sie wurde auch für weitere internationale Filmprojekte verpflichtet.

Bereits ein Jahr nachdem "girl friends – Freundschaft mit Herz" ausgelaufen war, engagierte auch das ZDF Mariele Millowitsch wieder, dieses Mal für die komödiantisch angehauchte Rolle der Kommissarin Marie Brand in der gleichnamigen Krimiserie, die in unregelmäßigen Abständen ausgestrahlt wird. Bis heute entstanden mehr als 30 Folgen in Spielfilmlänge, in denen die Tochter des großen Willy Millowitsch an der Seite von Hinnerk Schönemann zu sehen ist.

Die promovierte Veterinärmedizinerin Mariele Millowitsch, die allerdings nie in ihrem eigentlichen Beruf, sondern immer als Schauspielerin gearbeitet hat, konnte sich nie über mangelnde Angebote vor der Kamera beklagen. Als viertes Kind der berühmten Millowitschs, die seit 1936 in Köln ihr eigenes Theater betreiben, stand die heute 67-Jährige schon früh auf der Bühne.

Mariele Millowitsch spielte auch in vielen Fernsehfilmen mit, meist in einer der Hauptrollen. Es entstanden Filme wie "Lottoschein ins Glück" (Das Erste, 2003) mit Miroslav Nemec, "Scheidung für Fortgeschrittene" (ZDF, 2010) erneut mit Walter Sittler und "Zwei mitten im Leben" (ZDF, 2014) an der Seite von Johanna Gastdorf und Christoph M. Ohrt. 2021 übernahm Mariele Millowitsch die Titelrolle der Bewährungshelferin Klara Sonntag in der gleichnamigen ARD-Serie.

Mariele Millowitch ist nicht verheiratet und hat keine Kinder. In der "Berliner Zeitung" erklärte sie laut "news.de" dazu: "Es ist gut, wie es ist: Ich lebe sehr gern allein." Bei BUNTE bekräftigte sie später, sie genieße es, allein in ihrer Wohnung "ein Buch zu lesen oder einfach nur die Wand anzusehen und über vieles nachzudenken". Es sei ein Privileg, ohne nervige Kompromisse nur für sich zu planen. Umstellen wolle sie sich da nicht mehr.