Χαρακτηριστική φωτογραφία της επίσημης ανακύρηξης της Αυτονομίας την 1η Μαρτίου 1914 στο Αργυρόκαστρο. Πηγή: Εθνικό και Ιστορικό Μουσείο, Αθήνα.
Ο Σπ. Σπυρομήλιος καταγόταν από γνωστή οικογένεια της Χειμάρρας, πόλη στις ακτές της σημερινής νότιας Αλβανίας (Βόρεια Ήπειρος).
Το 1905 έδρασε στην, υπό οθωμανική κυριαρχία Μακεδονία (περιοχή Βερμίου), επικεφαλής ενόπλου τμήματος, κατά τη διάρκεια του μακεδονικού αγώνα. Έφερε το ψευδώνυμο Αθάλης Μπούας, και σημείωσε αρκετές επιτυχίες στην περιοχή δράσης του.
Το 1906 έγινε μέλος της «Ηπειρωτικής Εταιρείας», οργάνωσης που είχε σκοπό να ετοιμάσει τις συνθήκες εκείνες για την απελευθέρωση της περιοχής της Ηπείρου.
Το 1909 συμμετείχε ενεργά στο στρατιωτικό Κίνημα στο Γουδί, ως μοίραρχος της Χωροφυλακής.
Στις 5 Νοεμβρίου 1912, και ενώ βρίσκονταν σε εξέλιξη οι Βαλκανικοί Πόλεμοι, του δόθηκε εντολή, από την Κέρκυρα όπου βρίσκονταν, να αποβιβαστεί στην Χειμάρρα. Η δύναμη που είχε στην διάθεσή του ήταν σχετικά μικρή: 2.000 εθελοντές κυρίως Χειμαρριώτες και Κρητικοί (οι οποίοι είχαν αρχηγούς τους Γαλερό και Πολυξίγκη). Η απόβαση, που είχε και την υποστήριξη του πολεμικού «Αχελώος», δεν συνάντησε καμία ουσιαστική δυσκολία και είχε πλήρη επιτυχία. Στις 29 του ίδιου μήνα, καθώς οι Αλβανοί άρχιζαν να οργανώνουν ένοπλες ομάδες, από φόβο μαζικής επίθεσης, του δόθηκε διαταγή να εγκαταλείψει την περιοχή της Χειμάρρας. Όμως, δεν την εκτέλεσε και παρέμεινε στην περιοχή, οργανώνοντας με επιτυχία την άμυνα της.
Με το πέρας τον Βαλκανικών Πολέμων, η Ελλάδα υποχρεώθηκε, βάσει συνθηκών, να αποσύρει τον στρατό της από την περιοχή της Βορείου Ηπείρου. Όμως ο Σπ. Σπυρομήλιος, στις 9 Φεβρουαρίου 1914, δεν εκτέλεσε την διαταγή της αποχώρησης, αντ' αυτού ανακήρυξε την αυτονομία της περιοχής και οργάνωσε τοπικές ένοπλες ομάδες, τους λεγόμενους «Ιερούς Λόχους». Προσχώρησε στην προσωρινή Κυβέρνηση της Βορείου Ηπείρου που ορίστηκε στο Αργυρόκαστρο την 17 Φεβρουαρίου 1914. Μέχρι την επανείσοδο του ελληνικού στρατού στην Β. Ήπειρο, η περιοχή δέχθηκε αρκετές συνδυασμένες επιθέσεις από την νεοσυσταθείσα αλβανική χωροφυλακή καθώς και Αλβανούς ατάκτους, που αποκρούστηκαν με επιτυχία, ιδιαίτερα λόγω των στρατιωτικών ικανοτήτων του Σπ. Σπυρομήλιου.
Την περίοδο του Εθνικού Διχασμού η περιοχή της Χειμάρρας όπως και το μεγαλύτερο μέρος της Βορείου Ηπείρου (πλην Κορυτσάς που προσχώρησε στους Βενιζελικούς) κατελήφθη από τον ιταλικό στρατό. Ο ίδιος εξελέγη στις εκλογές του Μαϊου του 1915 βουλευτής στο Ελληνικό Κοινοβούλιο και τα επόμενα χρόνια ασχολήθηκε ιδιαίτερα με το Βορειοηπειρωτικό ζήτημα. Τον αυτονομιστικό αγώνα στην ιδιαίτερη πατρίδα του, την Χειμάρρα, συνέχισε ο αδελφός του Νίκος ΣπυρομήλιοςΤο 1926 αποστρατεύτηκε με το βαθμό του Συνταγματάρχη και τέθηκε τιμητικά σε διαθεσιμότητα.
Το σπίτι (αρχοντικό) της οικογένειας Σπυρομήλιου, αποτελεί ένα από τα αξιοθέατα της παλιάς πόλης της Χειμάρρας, αν και εγκαταλειμμένο σήμερα.
