Джонни Ли Миллер родился 15 ноября 1972 года в городе Кингстон-апон-Темс, Англия, Великобритания. Уже в юношеские годы он участвовал во множестве театральных постановок, пока в 17 лет не бросил колледж и не решил полностью посвятить себя актёрской карьере. Его первым знаменитым фильмом стала картина «Хакеры», где он познакомился со своей будущей женой Анджелиной Джоли. 
«Нам дали три недели на то, чтобы научиться кататься на роликовых коньках и освоиться с клавиатурой компьютера, — вспоминает Джоли. — Это был рай — кататься с Джонни на коньках и получать за это деньги! » Джоли и Миллер поженились весной 1996 года — почти одновременно с премьерой фильма. Анжелина Джоли: «Мы с Джонни никогда не ссорились, никогда не обижали друг друга. Я действительно хотела стать его женой, действительно хотела серьезных отношений». О бракосочетании молодой пары газеты писали много, ведь невеста заявилась на церемонию в черных кожаных штанах и белой футболке, на которой собственной кровью написала имя жениха. «Мне казалось, что кровь привязывает сильнее, чем подпись на листке бумаги». 
Джоли и Миллер на церемонии Золотой глобус Сразу после свадьбы невеста улетела в США на съемки картины «Изображая Бога», а Миллер в Шотландию, на съемки фильма «На игле». Напряженный график не был единственной причиной их будущего развода, говорят, что характер и причуды Джоли оказался слишком тяжелы для Джонни Ли Миллера. Вину за развод актриса взяла на себя: «Со мной тяжело жить. Я не готовлю, не люблю, когда ко мне прикасаются, не желаю ни перед кем оправдываться. Чтобы быть рядом со мной, мужчина должен уметь мной командовать».Официально пара оформила развод в 1999 году.Позже Джоли сожалела о разводе и очень ценила дружеские отношения, сохранившиеся у них с Миллером: «Развод с Джонни был, наверное, самым необдуманным поступком, который я когда-либо совершала, но я не зацикливаюсь на нём. Мы всё ещё очень близки. Мне повезло, что я познакомилась с самым удивительным человеком, за которого мне захотелось выйти замуж. Я думаю, он лучший муж, о котором может мечтать любая девушка. Я всегда буду любить его, просто мы были слишком молоды». Вскоре после «Хакеров» Джонни снялся в роли парня по прозвищу Псих в фильме «На игле» («Trainspotting», 1996), рассказывающем о буднях шотландских наркоманов. Миллер, который родился и вырос в Лондоне, настолько хорошо имитировал шотландский акцент, что многие ошибочно принимали его за выходца из тех мест. Фильм имел огромный успех как у зрителей, так и у критиков. 
Карьера Миллера пошла в гору, и в течение следующих лет он снялся в нескольких довольно успешных фильмах, в частности: «Мститель» («The Escapist» 2001) «Охотники за разумом» («Mindhunters», 2004),»Эон Флакс»,»Мэнсфилд Парк» и другие. 
кадр из фильма «Мэнсфилд Парк» 
«Эон Флакс» В 2005 году Миллер был в числе кандидатов на роль Джеймса Бонда, но вопрос в итоге решился в пользу Дэниэла Крейга. В 2009 году он сыграл Мистера Найтли в фильме телекомпании BBC по произведению Джейн Остин «Эмма» («Emma»). Джонни Ли Миллер во второй раз женился в 2008 году. Его избранница – Мишель Хикс, американская актриса и бывшая фотомодель. 3 декабря 2008 года родился их сын Бастер Тимоти Миллер. Джонни близко дружит с Дэвидом Аркеттом, Юэном МакГрегором (его партнер по фильму «Trainspotting»), и Гавином Россдэйл. Джонни сформировал производственную компанию «Natural Nylon» вместе с Юэном МакГрегором, Джудом Лоу, и некоторыми другими.