Milne fue profesor de minería y geología en el Colegio Imperial de Ingeniería de Tokio (a partir de 1886 la Facultad de Ingeniería de la Universidad Imperial de Tokio) desde el 8 de marzo de 1876 hasta el 20 de junio de 1895. Dentro del Colegio Imperial de Ingeniería trabajó bajo la dirección de Henry Dyer y junto a William Edward Ayrton y John Perry.
En 1880, Sir James Alfred Ewing, Thomas Gray y John Milne, todos científicos británicos trabajando en Japón, comenzaron a estudiar los terremotos. Fundaron la Sociedad Sismológica de Japón y la sociedad financió la invención de sismógrafos para detectar y medir terremotos. Los tres hombres trabajaron en equipo en la invención y el uso de los sismógrafos. A John Milne generalmente se le acredita la invención del sismógrafo de péndulo horizontal en 1880.
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