Миллер – уроженец Санкт-Петербурга (на момент его рождения город носил название Ленинград). Появился на свет 31 января 1962 г. в семье Бориса и Людмилы Миллеров, сотрудников НИИ радиоэлектроники Министерства авиационной промышленности СССР.
Получил специальность «экономист» в Ленинградском финансово-экономическом институте им. Вознесенского. Окончил ВУЗ в 1984 г., затем там же в 1989 г. прошел аспирантуру и защитил диссертацию по теме «Планирование рекреационной деятельности в регионе», став кандидатом экономических наук. ЛФЭИ впоследствии был переименован в СпбГЭУ.
Миллер в конце 1980-х познакомился с Анатолием Чубайсом, бывшим на тот момент доцентом Ленинградского инженерно-экономического института, посещал семинары с его участием.
В 1990 г. работал младшим научным сотрудником в ЛФЭИ, впоследствии возглавив подотдел Комитета по экономической реформе Исполкома Ленсовета Руководителем головной структуры был Чубайс.
В 1991-1996 гг. Миллер продвигался по карьерной лестнице в мэрии Санкт-Петербурга, заняв в итоге место начальника управления Комитета по внешним связям. Владимир Путин на тот момент был председателем структуры. Однако, Миллер ушел из городской администрации в июне 1996 г., когда Анатолий Собчак проиграл на выборах.
В 1996-1999 гг. работал в «Морском порту Санкт-Петербурга» директором по инвестициям и развитию.
В 1999-2000 гг. Миллер был гендиректором «Балтийской трубопроводной системы».
В 2000-2001 гг. был замминистра энергетики, отвечая за вопросы ТЭК и международного сотрудничества. Ведомство на тот момент возглавлял Александр Гаврин.
Назначение на должность председателя правления «Газпрома» (тогда – ОАО, сейчас — ПАО) Миллер получил 30 мая 2001 г., сменив Рема Вяхирева.
В 2002 г. был избран зампредседателя совета директоров «Газпрома».
В 2003 г. стал председателем совета директоров «Согаза» (страховая компания).
9 февраля 2006 г. Миллер вступил в должность председателя совета директоров «Газпром нефти». Также с октября 2007 г. он возглавил аналогичную структуру «Газпром-Медиа Холдинга».
В 2014 г. стал председателем попечительского совета СпбГЭУ.
В 2018 г. возглавил совет директоров Газпромбанка.
Миллера переизбрали как председателя правления «Газпрома» 24 февраля 2021 г. Срок полномочий истекает 31 мая 2026 г.
