Orlando Magic (2000-2003)Edit

De volgende zomer werd Miller als vijfde gekozen in de 2000 NBA draft door de Orlando Magic. Miller won de 2001 NBA Rookie of the Year Award terwijl hij de enige eerstejaars speler was die in alle 82 reguliere seizoenswedstrijden tijdens het 2000-01 seizoen speelde (en er 62 begon), waarin hij gemiddeld 11,9 punten en 4,0 rebounds per wedstrijd scoorde terwijl hij 40,7% van de driepuntsafstand schoot.

Memphis Grizzlies (2003-2008)Edit

Hij werd halverwege het 2002-03 NBA seizoen naar de Memphis Grizzlies verkocht. Hij was de ontvanger van de NBA Sixth Man of the Year Award voor het seizoen 2005-06. Hij had een gemiddelde van 13,7 punten, 5,4 rebounds, 2,7 assists en schoot 47% van het veld en 41% van drie, terwijl hij 30,6 minuten per wedstrijd speelde.

Op 3 januari 2007 maakte Miller negen driepunters in een overwinning op de Golden State Warriors, waarmee hij Sam Mack’s franchise record van acht in een wedstrijd van de Grizzlies brak, gevestigd in februari 1999. De twee voorgaande wedstrijden had Miller zeven driepunters gemaakt. Dit maakte hem de eerste NBA-speler die tenminste zeven driepunters sloeg in drie opeenvolgende wedstrijden sinds Dallas Mavericks’ George McCloud dit deed in 1996. Miller is houder van het Memphis Grizzlies record voor de meeste punten gescoord in een enkele wedstrijd, met 45 op 21 februari 2007, tegen de Golden State Warriors. Na het NBA-seizoen 2006-07 werd Miller aangekondigd als lid van het USA Basketball team.

Minnesota Timberwolves (2008-2009)Edit

Op 26 juni 2008 werden Miller, Brian Cardinal, Jason Collins, en de 5e pick van de 2008 NBA draft, Kevin Love, naar Minnesota gestuurd in ruil voor Marko Jarić, Antoine Walker, Greg Buckner en de 3e pick, O. J. Mayo. Miller had een recordaantal van 4,5 assists per wedstrijd, maar slechts 9,9 punten per wedstrijd in zijn enige seizoen bij de Timberwolves.

Washington Wizards (2009-2010)Edit

Op 23 juni 2009 werden Miller en Randy Foye naar de Washington Wizards gestuurd voor Oleksiy Pecherov, Etan Thomas, Darius Songaila en de 5e keus in de 2009 NBA draft. Miller liep een schouderblessure op en miste een paar wedstrijden in het begin van het 2009-10 NBA seizoen. In 54 wedstrijden scoorde hij gemiddeld 10,9 punten per wedstrijd, zijn laatste dubbelcijferig scoringsgemiddelde in een seizoen, maar was tweede in de competitie in driepuntsvelddoelnauwkeurigheid, met 48,0%.

Miami Heat (2010-2013)Edit

Op 15 juli 2010 tekende Miller een vijfjarig contract van 25 miljoen dollar bij de Miami Heat. Hij blesseerde zijn duim tijdens de training van LeBron James in het voorseizoen, waardoor hij enkele weken aan de kant stond. Miller keerde officieel terug in de opstelling van de Miami Heat op 20 december 2010, in een thuiswedstrijd tegen de Dallas Mavericks. Miller startte voor het eerst op 22 januari 2011, wegens ziekte van Dwyane Wade, en scoorde een seizoen-high van 32 punten in een overwinning op de Toronto Raptors. Miller scoorde gemiddeld slechts 2.6 punten per wedstrijd in 12 minuten per wedstrijd tijdens de play-offs, met een hoogtepunt van 12 in wedstrijd 4 tegen de Chicago Bulls. Miller maakte zijn eerste optreden in de NBA Finals in 2011, die de Heat met 4-2 verloor van de Mavericks.

In het volgende seizoen, op 18 januari 2012, maakte Miller zes van de zes driepuntige velddoelen in een overwinning op de San Antonio Spurs om te eindigen met 18 punten in zijn terugkeer bij de Heat, na het missen van een aantal wedstrijden vanwege een blessure.

In de play-offs, Miller gemiddeld 5,2 punten per wedstrijd, en scoorde ten minste eenmaal in dubbele cijfers in elk van de Heat’s play-off series als Miami gevorderd tot de NBA Finals te confronteren met de Oklahoma City Thunder. In game 5 maakte Miller zeven driepunters en vestigde daarmee het NBA Finals record voor meeste driepunters door een reserve. Hij had geen driepunters gemaakt in de vorige vier wedstrijden van de serie. Hij eindigde met 23 punten, 5 rebounds en een steal in game 5. Miami won de wedstrijd en het NBA-kampioenschap.

Tijdens het seizoen 2012-13 stond Miller 17 keer aan de aftrap en haalde een gemiddelde van 4,8 punten per wedstrijd. De Heat zou opnieuw doorstoten naar de NBA Finals, dit keer tegen de San Antonio Spurs. Miller werd in de laatste 4 wedstrijden van de Finals ingezet om de ruimte te vergroten, en scoorde 8 punten in game 6 toen de Heat ternauwernood een overwinning uit het vuur sleepte. Een hoogtepunt van de wedstrijd was een driepunter die hij maakte terwijl hij één schoen droeg. De Heat won de serie in game 7 op 20 juni 2013, waardoor Miller zijn tweede kampioenschap kreeg.

Op 16 juli 2013 werd Miller afgezwaaid door de Miami Heat via de amnesty clausule.

Tweede stint met Memphis Grizzlies (2013-2014)Edit

Op 30 juli 2013 tekende Miller bij de Memphis Grizzlies. Hij zag zijn minuten en zijn belang toenemen bij het licht vernieuwde Grizzlies-team onder leiding van de nieuwe coach Dave Joerger. Miller speelde een groot deel van het seizoen gestaag en eindigde als de enige Grizzly die alle 82 reguliere seizoenswedstrijden en alle 7 play-offwedstrijden speelde.

Cleveland Cavaliers (2014-2015)Edit

Op 5 augustus 2014 tekende Miller bij de Cleveland Cavaliers. In Cleveland herenigde hij zich met de voormalige Miami Heat teamgenoten LeBron James en James Jones. Na een gemiddelde van slechts 1,5 punten in 12 minuten per wedstrijd over de eerste 24 wedstrijden van het seizoen, maakte Miller zijn eerste start voor de Cavaliers op 19 december 2014 tegen de Brooklyn Nets als hij scoorde 21 punten op 7-of-8 driepunters in de 95-91 overwinning. De Cavaliers haalden de 2015 NBA Finals, maar ze verloren van de Golden State Warriors in zes games.

Op 30 juni 2015 oefende Miller zijn speleroptie met de Cavaliers voor het seizoen 2016.

Op 27 juli 2015 werd Miller verhandeld, samen met Brendan Haywood en twee toekomstige tweede ronde draft picks, aan de Portland Trail Blazers in ruil voor contante overwegingen. Op 28 september 2015 werd hij afgezwaaid door de Trail Blazers via een contract buy-out.

Denver Nuggets (2015-2017)Edit

Op 30 september 2015 tekende Miller bij de Denver Nuggets. Miller was instrumenteel in de vroege ontwikkeling van teamgenoot Nikola Jokić. De twee spelers delen een speciale vriendschap om samen te gaan met hun mentor/mentee relatie en delen zelfs dezelfde verjaardag. Hij tekende opnieuw bij de Nuggets op 21 juli 2016, en werd afgezwaaid op 11 juli 2017.