Milojević je preminuo 17. januara u 47. godini od posledica srčanog udara.
Tokom igračke karijere nastupao je za FMP, podgoričku Budućnost i Partizan sa kojim osvaja dve titule nacionalnog prvaka.
U dresu Partizana, Milojević je na utakmici Evrolige, 2. decembra 2004. godine imao rekordni indeks korisnosti 55 protiv Olimpijakosa, 35 poena i 14 skokova. Tri puta je bio MVP regularnog dela sezone u regionalnoj ABA ligi.
U ABA ligi je takođe ostao zapamćen kao najefikasniji košarkaš na utakmici,Partizan je protiv Budućnosti 3. januara 2004. godine predvodio Milojević sa 59 poena.
Tokom igračke karijere nastupao je za Valensiju i Galatasaraj, a 2009. godine ponovo je zaigrao za beogradske crno-bele gde je i okončao karijeru.
Sa reprezentacijom Jugoslavije je 2001. godine osvojio zlatnu medalju na Evropskom prvenstvu u Turskoj.
Trenersku karijeru, Milojević je započeo u Megi, koju je vodio od 2012. do 2020. godine. Bio je glavni trener i u Budućnosti iz Podgorice, a 2021. godine bio je pomoćnik Stivu Keru u ekipi Golden Stejt voriorsa.
Dejan Milojević je u periodu od 2019. do 2021. godine bio asistent selektora Igora Kokoškova u košarkaškoj reprezentaciji Srbije.
Emotivan oproštaj Voriorsa od Milojevića – „Bože pravde“ u San Francisku (VIDEO)
