브라운대학 생물학 교수로 세포생물학과 일반생물학을 가르친다. 세포막 중에서도 엽록체 틸라코이드막의 구조와 기능에 초점을 맞춰 연구를 진행해왔다. 가톨릭교 신자임에도 지적 설계론을 포함한 창조 이론에 반대하는 것으로 유명하다. 그의 과학 논문과 리뷰는 [사이언스], [셀], [네이처], [사이언티픽 아메리칸] 등의 선도적 학술지에 발표된 바 있다. 조지프 러빈과 함께 미국 전역에서 수백만 명의 학생들이 사용하는 생물학 교과서를 공동으로 저술했다. 밀러는 브라운대학을 졸업하고 콜로라도대학에서 생물학 박사학위를 받았다. 하버드대학 교수를 거쳐 1980년부터 브라운대학에서 생물학을 가르치고 있다. 주요 저서인 『다윈의 신을 찾아서(Finding Darwin’s God)』(1999)에서는 진화를 받아들이는 것과 신의 존재를 믿는 것이 양립할 수 있다고 주장했고, 『단지 하나의 가설(Only a Theory)』(2008)에서는 지적 설계론과 ‘키츠밀러 대 도버’ 재판에 관해 다룬 뒤 그 내용이 미국 내 과학 풍조와 어떤 관련이 있는지 서술했다. 키츠밀러 대 도버 재판은 펜실베이니아 주에서 지적 설계론을 교육 과정에 넣어 가르치려다가 2005년, 아홉 명의 학부모가 이에 반대하며 벌어진 재판이다. 재판 결과 지적 설계론은 과학이 아니라 사실상 종교이며, 학교에서 이를 가르치는 것은 정교 분리에 대한 공격이라는 판결이 내려졌다. 밀러는 이 재판에 원고 측 전문가 증인으로 출석한 바 있다. 미국과학진흥회의 과학대중참여상(AAAS Award for Public Engagement with Science), 진화연구학회의 스티븐 제이 굴드 상, 빌라노바대학의 그레고어 멘델 메달, 노트르담대학의 라에타레 메달(Laetare Medal) 등을 수상했다.