میلر در «چیپینگ نورتون، آکسفوردشر انگلستان» به دنیا آمد. او فرزند «جوی ماری پالم» دبیر آموزش استثنایی و «ونت ورث ارل میلر دوم» وکیل و معلم است. پدرش هنگام تولد وی از طریق بورسیه‌ی رودز، در دانشگاه آکسفورد تحصیل می‌کرد. او می‌گوید که پدرش از تبار آفریقایی ـ امریکایی، جاماییکایی، بریتانیایی، آلمانی و یهودی و مادرش از تبار روسی، فرانسوی، هلندی، سوری و لبنانی است. هنگامی که یک ساله بود، خانواده‌اش به «پارک اسلوپ، بروکلینِ نیویورک» نقل مکان کردند. بنابراین تابعیت دو گانه‌ی خود را حفظ کرد. دو خواهر به نامهای «گیلیان»‌ و «لی» دارد. در بروکلین به دبیرستان «میدوود» رفت و به عضویت گروه تولیدات سالانه‌ی موسیقی «سینگ!» درآمد که در میدوود آغاز به کارکرده بود. در مقطع کارشناسی ادبیات انگلیسی از دانشگاه «پرینستون» فارغ‌التحصیل شد و در حین تحصیل در آنجا، به عضویت گروه «پرینستون تایگر تونز» و باشگاه «کوآدرانگل» درآمد.

در سال ۱۹۹۵به لوس آنجلس رفت تا حرفه‌ی هنرپیشگی را دنبال کند. او در توصیف راه پر پیچ و خمی که در مسیر ستاره شدن طی کرده، چنین می‌گوید: «راه درازی در پیش رو داشتم که با ناکامی، شکست و موانع بسیاری همراه بود؛ اما هرگز نتوانستم از آن دست بکشم. هنرپیشگی برای من به منزله‌ی هوا برای تنفس است. بنابراین کاری بود که باید انجام می‌دادم.»

ایفای نقش «دیوید» حساس و درونگرای سریال تلویزیونی «داینوتوپیا»، نخستین حضور میلر در قالب نقش اصلی به حساب می‌آید. پس ازظاهرشدن درتعدادی نقش فرعی در تلویزیون، در سال ۲۰۰۳، در فیلم «ننگ بشری» به عنوان جوانیِ شخصیت «کولمن سیلک» آنتونی هاپکینز، ایفای نقش کرد و در قالب نقش فردی که با گذشته‌ی خود در حال مبارزه است، قاطعانه به عنوان مرکز اصلی فیلم شناخته شد. میلر به صورت گسترده‌ای روی نقش کار کرد به طوری که برای به تصویر کشیدن شخصیت «سیلک» در قالب یک بوکسور علاوه بر کندوکاو شخصیت آنتونی هاپکینز، اقدام به گرفتن رژیم غذایی چهار ماهه کرد. او به طور کلی خاطرات شیرین بسیاری از این تجربیات دارد و به گفته‌ی [تونی موریسون] در رمان معشوق: «شرحیات متعلق به شارح‌اند، نه مشروح.»

ایفای نقش «گیج پترونزی» دانش‌آموزی که به هیولای دریایی تبدیل می‌شود، در سریال «بوفی، قاتلِ خون‌آشام» (۱۹۹۸) اولین حضورش در تلویزیون بود.

در سال ۲۰۰۵ برای بازی در نقش «مایکل اسکوفیلد» در سریال فرار از زندان شبکه‌ی تلویزیونی فاکس انتخاب شد. او نقش برادر مهربانی را بازی کرد که نقشه‌ی پیچیده و دقیقی را برای رهایی برادرش «لینکولن باروز» دامنک پرسل از اعدام به جرمی که مرتکب نشده بود، طراحی می‌کند و با اجرای بی‌نظیرش جایزه‌ی بهترین بازیگر سریالهای هیجانیِ «گلدن گلاب»(۲۰۰۵) را از آن خود کرد.

میلر در دو موزیک ویدئوی ماریا کری که «برت رتنر» کارگردان اپیزود آغازین (Pilot) از سریال فرار از زندان کارگردانی آنها را به عهده داشت، در نقش مهمان حضور پیدا کرد. «رتنر» ایده‌ی استفاده از میلر در موزیک ویدئو را مطرح کرد و بعد از نشان دادن عکس او به «کری» و موافقت وی، هردو پروژه همزمان فیلمبرداری شد. بنابراین امکان حضور توأم در هر دو پروژه را به دست آورد. او در این باره می‌گوید: «ماریا چهره‌ای جهانی است. همکاری دو روزه‌ای که در این پروژه با هم داشتیم، به من فرصت بیشتری برای دیده شدن داد و از این بابت سپاسگزارم.»
میلر پس از «فرار از زندان» به عنوان بازیگر مهمان در فصل یازده سریال تلویزیونی “ Low and Order” حضور پیدا کرد 

و او در سال 2010 در فیلم سینمایی Evil4:after life بازی کرد.