آیت‌ﷲ سید محمد خامنه‌ای در کتاب خاطراتش گفته است: «در اوایل سال ۱۳۴۱ متوجه شدیم مشهد بویی از نهضت امام^(ره) نبرده است، یعنی درک نکرده بودند که امام چه می‌کند و به چه می‌اندیشد. فکر می‌کردند امام در یک موضوع سیاسی روز اظهار مخالفتی کرده و تمام شده است». (خاطرات سید محمد خامنه‌ای، ص ۱۷۶)

اگرچه در مشهد به تعبیر سید محمد خامنه‌ای، چندان شور انقلابی درنگرفته بود ولی آیت‌ﷲ سید محمدهادی میلانی از مراجعی بود که با مبارزان انقلاب همراهی می‌کرد. آیت‌ﷲ میلانی فعالیت‌های سیاسی خود را از دوران جوانی در عراق آغاز کرده بود. وی در جریان جنگ مردم مسلمان عراق علیه حضور انگلیس در این کشور که به رهبری مراجع دینی صورت گرفت، همراه میرزا مهدی فرزند آخوند خراسانی، شیخ جواد جواهری پسر صاحب جواهر و برخی دیگر از هم‌دوره‌ای‌های خود، در این رویداد بزرگ اجتماعی شرکت کرده بود.

آیت‌ﷲ میلانی در جریان نهضت امام خمینی^(ره) هم مواضع سیاسی قاطعی علیه رژیم پهلوی اتخاذ می‌کرد. آیت‌ﷲ سید محمد خامنه‌ای اما گفته است: «زمانی که امام علیه رفراندوم موضع گرفتند نامه‌ای را به بنده و اخوی (آیت‌ﷲ سید علی خامنه‌ای) دادند تا خدمت آقای میلانی ببریم. اما معمولاً آقای میلانی هیچ وقت جواب مثبتی نمی‌داد. همیشه می‌گفت که به ایشان سلام برسانید و بگویید ما بعون ﷲ تعالی، خودمان اقداماتی کرده‌ایم. یعنی به ایشان در جواب امام می‌گفت که ما مستقلاً یک کاری کرده‌ایم. بعدها معلوم شد که بیت ایشان بیت مطمئنی نبوده است و ما کار مؤثری هم از ایشان ندیدیم.» (خاطرات آیت‌ﷲ سید محمد خامنه‌ای، ص ۱۷۶)

سید محمد خامنه‌ای از این‌گونه رفتار آیت‌ﷲ میلانی گلایه می‌کند و در جای دیگری می‌گوید: روزی ما به قصد حرکت دادن و راه انداختن آیت‌ﷲ میلانی و همراهی کردن ایشان با نهضت، به آقای نهاوندی گفتیم جلسه‌ای در منزلش بگذارد و عده‌ای را هم دعوت نماید. جلسه تشکیل شد. از قضا، یکی دو نفر از حاضران از آن‌هایی بودند که با امام خیلی نظر موافق نداشتند. ما این‌ها را جمع کردیم و قرار گذاشتیم برویم با آقای میلانی بحث کنیم؛ یعنی به صورت مؤدبانه اعتراضاتی به سکوت ایشان داشته باشیم. روز موعود، به دیدن آیت‌ﷲ میلانی رفتیم و ابتدا با پسر آقای میلانی روبه‌رو شدیم. او همراه ما به داخل آمد و در جلسه نشست. پسر آقای میلانی از آن آدم‌هایی بود که سیاست‌های شخصی دارند و با جریان عمومی هماهنگ نیستند. آقای میلانی از وضع ما متوجه شد که پسرش را نیز باید از این جلسه بیرون کند. این کار را هم کرد و ما ماندیم و ایشان. آن روز خیلی به ایشان تاختیم. از خصوصیات اخلاقی ایشان ملایم بودن و نرم‌خویی ایشان بود. قول و وعیدهایی به ما داد و ما جلسه را ترک کردیم. (خاطرات آیت‌ﷲ سید محمد خامنه‌ای، ص ۱۷۸)

سید محمد خامنه‌ای، آیت‌ﷲ میلانی را همراه خوبی برای انقلاب نمی‌داند و بر این باور است که ایشان همراهی چندانی با نهضت امام خمینی^(ره) نکرده است.

اما آیت‌ﷲ محمد یزدی نظری خلاف این دارد. وی معتقد است آیت‌ﷲ میلانی در جریان انقلاب، همه تلاش خود را برای همراهی با نهضت به کار بسته و از هیچ کوششی دریغ نکرده است؛ «فعالیت‌های سیاسی و اجتماعی ایشان علیه رژیم پهلوی بر همگان روشن و آشکار است. آن مرحوم یکی از چهره‌های شناخته‌شده بین مبارزان در نهضت اسلامی ایران بود و مخصوصاً بعد از انجمن‌های ایالتی و ولایتی، فعالیت‌های معظم له، به همراه دیگر مراجع بزرگ، چشمگیر و قابل توجه بود. بعد از قیام شکوهمند ۱۵ خرداد و دستگیری حضرت امام^(ره)، آیت‌ﷲ میلانی برای دفاع از کیان اسلام و مرجعیت شیعه به تهران عزیمت کرد. ایشان در همهٔ مراحل با اطلاعیه‌های خود از نهضت امام خمینی حمایت می‌کرد». (خاطرات آیت‌ﷲ محمد یزدی، ص ۱۷۰)

آیت‌ﷲ محمد یزدی حتی سید میلانی را مرجعی برای «فداییان اسلام» می‌داند و فعالیت سیاسی ایشان را تا مرحلهٔ تأیید حرکت‌های مسلحانه پیش می‌برد. «در زمان مرحوم آیت‌ﷲ میلانی، ایشان در پاره‌ای مسائل، مرجع شرعی برخی از افراد (فداییان اسلام) محسوب می‌شدند و افراد مزبور از مراجعه به حضرت امام خودداری می‌کردند». (خاطرات محمد یزدی، ص ۱۶۹-۱۷۰)

محمد یزدی حتی حرکت‌های مسلحانهٔ فداییان را هم به مجوز آیت‌ﷲ میلانی می‌داند: «در خصوص مجوز اعدام حسنعلی منصور و مشابه او، در مجموع آن‌گونه که اطلاعات بنده اجازه می‌دهد، از سوی مرحوم آیت‌ﷲ میلانی در مشهد صادر می‌شد. آن مرحوم کسی بود که حضرت امام در بسیاری از مسائل انقلاب، او را قبول داشت. مرحوم میلانی در ردیف آیات عظام و هدایت‌کنندگان انقلاب بود. افرادی که در نماز یا درس ایشان شرکت می‌کردند، به‌وضوح متوجه می‌شدند که حساب او از حساب سایر مراجع مستقر در مشهد جداست. بنده چند بار توفیق داشتم که در حلقهٔ درس ایشان شرکت کنم و مشاهده می‌کردم که صفوف جلوی شاگردان، بیشتر از افراد انقلابی تشکیل می‌شود و به نظر می‌رسید که حضور برخی از آن‌ها در درس تنها برای تحکیم موقعیت ایشان است. در قضایای مربوط به اعدام سرسپردگان رژیم، نوعاً با ایشان مشورت و در قالب استفتاء خواسته می‌شد تا مشکل شرعی ترورهایی از این دست، برطرف شود. ایشان هم به راحتی و با مراجعه به مبانی‌شان تصمیم می‌گرفتند و فتوای لازم را صادر می‌کردند». (خاطرات آیت‌ﷲ محمد یزدی، ص ۱۸۰)

آیت‌ﷲ میلانی از کمک‌های مالی به مبارزان هم دریغ نمی‌کرده است. در اسناد ساواک آمده است: «از سال ۱۳۴۰ به دنبال دستگیری روحانیون و متعصبین مذهبی و سران جمعیت نهضت آزادی، آیت‌ﷲ میلانی از خراسان کمک مالی خود را به زندانیان آغاز کرده است. نامبرده از سال ۴۱ هر فرد طلبه یا آخوندی که زندانی می‌شده مبلغ ۲۰۰۰ الی ۳۰۰۰ ریال به او و خانواده‌اش تا ۵۰۰۰ ریال کمک مالی می‌کرده است و در حال حاضر نیز این کمک ادامه دارد. آیت‌ﷲ میلانی خصوصاً به زندانیان نهضت آزادی به‌ویژه مهندس بازرگان و سید محمود طالقانی کمک مالی فراوانی کرده به طوری که با وجود زندانی بودن سید طالقانی پسرش اتومبیل و خانه خریده و گفته شده که منشأ پول این خریدها همان کمک‌های آیت‌ﷲ میلانی است». (آیت‌ﷲ میلانی به روایت اسناد ساواک، ص ۸۳)

این خبر ساواک در مورد کمک‌های زیاد مالی به زندانیان نهضت آزادی البته مورد تردید است، اما نامه‌ای از آیت‌ﷲ میلانی در دست است که به سید محمود طالقانی نوشته و در آن از زندانی شدن اعضای نهضت آزادی ابراز نگرانی کرده است: «جناب مستطاب حجت‌الاسلام‌والمسلمین سید محمود طالقانی… بدون شک ادامه حیات به معنای انسانی آن روزبه‌روز مشکل‌تر بلکه ناممکن‌تر به نظر می‌رسد. و گاه چنان غرق ملالت‌هایی می‌گردم که در تمام عمر بی‌سابقه بوده است. نمی‌دانم شاید حبس جسمانی اگر به روح سرایت نکند بسی سهل‌تر از حبس‌ها و قبضه‌ای روحی باشد بخصوص که در آن حال با سقوط بعضی تکالیف وجدان انسان آسوده گشته و شخص خود را مسئول نمی‌بیند. به هر حال پیوسته به یاد آن آقایان هستم. و اینک آقایان دانشمندان محترم جناب آقای مهندس بازرگان و جناب آقای دکتر سحابی و سایر آقایان اماجد به زندان برازجان بسی بر تأثراتم می‌افزاید…» (یاران امام به روایت اسناد ساواک، محی‌الدین انواری، ج ۳۹)

سید میلانی در مواقع لزوم اعلامیه‌هایی علیه حکومت پهلوی صادر می‌کرده است. در ماجرای کشتار فیضیه در نامه‌ای به امام خمینی می‌گوید: «اکنون که مراقبت شدید بر تمام نشریات مستولی است و نمی‌توان نشریه‌ای صادر نمود، باید به وسیلهٔ مبلغین دانشمند و وعاظ محترم مذهبی، در ایام عاشورا و قیام امام حسین^(ع) اذهان مردم مسلمان را روشن کرد و از فلسفه قیام امام حسین^(ع) آگاهشان نمود… این وظیفه جامعه مبلغین در ایام عاشورای حسینی است که هر کس جز این عمل کند، بر سر سفره حسین^(ع) نان و نمک خورده و نمکدان شکسته است».

به نظر می‌رسد آیت‌ﷲ سید محمدهادی میلانی در مبارزات سیاسی پیش از انقلاب، به موقع لزوم اعلامیه‌هایی علیه حکومت پهلوی صادر می‌کرده و از مبارزان سیاسی نیز حمایت می‌کرده است. سید میلانی با این روّیه سعی در زنده نگاه‌داشتن باورهای اسلامی و حفظشان روحانیت داشته است و این در بیانیه‌ای که پیش از انقلاب صادر کرده است مشخص می‌شود: «من به جدّ خود حضرت سید الشهداء تأسی کرده‌ام تا به دنیا اعلام کنم این قیام و نهضت به هیچ وجه صورت ارتجاعی ندارد و نهضتی است که ملتی مسلمان برای مقابله با حکومت‌های جابرانه، با پشتوانه مقامات عالیه روحانی تعقیب می‌کنند…».