Efter ett möte i den serbiska huvudstaden Belgrad lät presidenterna meddela att de kommer att arbeta för att de politiska banden ska bli lika starka som ländernas ekonomiska utbyte.
– Det är vårt ansvar att verkligen förbättra relationerna och inte hindra dem, som ofta har varit fallet tidigare, sade Montenegros nyvalde Milatovic
– Med detta besök vänder vi blad till en ny sida i vår relation.
Det var i början av 2000-talet som Montenegro frigjorde sig alltmer från Serbien och 2006 röstade man för att bli en självständig nation. De tidigare allierade gled ifrån varandra ytterligare efter att Montenegro erkände Kosovos självständighetsförklaring från Serbien 2008.
Milatovics besök i Belgrad är det första av en montenegrinsk president på flera år.
Som ett första steg i närmandet ska länderna utnämna nya ambassadörer i Belgrad och Podgorica, enligt presidenterna. Ett diplomatiskt bråk 2020 ledde till att länderna utvisade ambassadörerna från respektive land.