Έχοντας κατακτήσει το πρωτάθλημα του 1997 και δύο κύπελλα Βουλγαρίας με τη φανέλα της CSKA Sofia, ο επιτελικός μέσος Milen Petkov παίρνει μεταγραφή για την Α.Ε.Κ. το καλοκαίρι του 1999.
Με τη φανέλα της Ένωσης κατέγραψε συνολικά 168 συμμετοχές, σκοράροντας 16 φορές σε όλες τις διοργανώσεις. Κατέκτησε μαζί της δύο κύπελλα Ελλάδος (2000,2002), ενώ παραλίγο να γίνει πρωταθλητής το 2002 όταν και το πρωτάθλημα χάθηκε στην ισοβαθμία από τον Ολυμπιακό. Έχει μείνει στην μνήμη μας για το εξαιρετικό σουτ που είχε και με τα δύο πόδια αλλά και για τις απευθείας εκτελέσεις φάουλ.
Μετά την Ένωση αγωνίστηκε με τις φανέλες του Ατρόμητου, του Ηλυσιακού, της Chemo More, προτού κλείσει την καριέρα του στην Dobrudzha το 2011.
Τέλος, αξίζει να αναφερθεί ότι υπήρξε διεθνής με την εθνική ομάδα της Βουλγαρίας με την οποία έπαιξε συνολικά 45 φορές.