Millardet es principalmente recordado por sus estudios de fitopatología.
En los 1860s los viñedos de Francia estaban infestados por la destructora Phylloxera, un áfido inadvertidamente introducido a Europa desde los EE.
UU. Millardet y su colega botánico Jules Émile Planchon controlaron la infestación usando cepas estadounidenses como pies, que eran resistentes a la Filoxera.
Millardet también fue responsable de proteger los viñedos del hongo Peronospora farinosa mildiu (y Plasmopara viticola).
El preventivo era usar una mezcla de cal hidratada, sulfato cúprico y agua, conociéndosela como caldo bordelés, que fue el primer fungicida usado universalmente, y aún se lo usa y es eficiente.