Orlando Magic (2000-2003)Rediger
den følgende sommer blev Miller taget med det femte samlede valg i 2000 NBA-udkast af Orlando Magic. Miller vandt 2001 NBA Rookie of The Year-prisen, mens han var den eneste førsteårs spiller, der optrådte i alle 82 regulære sæsonkampe i løbet af sæsonen 2000-01 (startende 62), hvor han i gennemsnit havde 11,9 point og 4,0 rebounds pr.kamp, mens han skød 40,7% fra trepunktsinterval.
Memphis (2003-2008)Rediger
Han blev handlet til Memphis-Gråbroerne midtvejs gennem 2002-03 NBA-sæsonen. Han var modtager af NBA årets sjette mand pris for sæsonen 2005-06. Han havde i gennemsnit 13,7 point 5,4 rebounds 2,7 assists, mens han skød 47% fra banen og 41% fra tre, mens han spillede 30,6 minutter pr.
den 3.januar 2007 lavede Miller ni trepegere i en sejr over Golden State-Krigerne og slog Sam Macks franchise-rekord på otte i et spil, der blev sat i februar 1999. De to tidligere spil Miller ramte syv treere. Dette gjorde ham til den første NBA-spiller, der ramte mindst syv trepegere i tre på hinanden følgende spil siden Dallas Mavericks’ George McCloud opnåede det i 1996. Miller har Memphis-franchiserekorden for flest point scoret i et enkelt spil med 45 den 21.februar 2007 mod Golden State krigere. Efter NBA-sæsonen 2006-07 blev Miller annonceret som medlem af USA basketballhold.
Minnesota Timbervolves (2008-2009)Rediger
den 26.juni 2008 Miller, Brian Cardinal, Jason Collins, og det 5. Valg af NBA-udkastet fra 2008, Kevin Love, blev sendt til Minnesota i bytte for Marko Jari Laris, Antoine rullator, Greg Buckner og 3. valg, O. J. Mayo. Miller gennemsnit en karrierehøj 4,5 assists pr. kamp, men en karriere-lav 9,9 point pr.kamp i sin eneste sæson med Tømmervolverne.
Amerikanske troldmænd (2009-2010) Rediger
den 23.juni 2009 blev Miller og Randy Foye sendt til de amerikanske troldmænd for Oleksiy Pecherov, Etan Thomas, Darius Songaila og det 5. samlede valg i 2009 NBA-udkast. Miller LED en skulderskade og gik glip af et par spil i den tidlige del af 2009-10 NBA sæson. I 54 kampe var han i gennemsnit 10,9 point pr kamp, hans sidste nogensinde tocifrede scoringsgennemsnit i en sæson, men var nummer to i ligaen i tre-punkts feltmålnøjagtighed på 48,0%.
Miami Heat (2010-2013)Rediger
den 15.juli 2010 underskrev Miller en femårig kontrakt på 25 millioner dollars med Miami Heat. Han skadede tommelfingeren, mens han bevogtede LeBron James i praksis i præ-sæsonen og sidelinede ham i flere uger. Miller vendte officielt tilbage til Miami Heat lineup den 20.December 2010 i et hjemmekamp mod Dallas Mavericks. Miller fik sin første start den 22.januar 2011 på grund af en vade sygdom og bidrog med en sæsonhøj 32 point i en sejr over Toronto Raptors. Miller gennemsnit bare 2.6 peger et spil på 12 minutter et spil under slutspillet, med en højde på 12 i spil 4 mod Chicago Bulls. Miller gjorde sin første karriere NBA finaler udseende i 2011 NBA finaler, som Heat tabte til Mavericks 4-2.
i den næste sæson, den 18.januar 2012, lavede Miller seks af seks tre-punkts feltmål i en sejr over San Antonio Spurs for at afslutte med 18 point i sin tilbagevenden til Heat efter at have savnet flere spil på grund af en skade.
i slutspillet var Miller i gennemsnit 5.2 point pr kamp, og scorede i dobbelt tal mindst en gang i hver af heats playoff-serier, da Miami avancerede til NBA-finalen for at møde Oklahoma City Thunder. I game 5 lavede Miller syv trepegere og satte NBA-Finalerekorden for de fleste trepegere af en reserve. Han havde ikke lavet nogen trepegere i de foregående fire spil i serien. Han sluttede med 23 point, 5 rebounds og en stjæle i spil 5. Miami ville fortsætte med at vinde spillet og NBA-mesterskabet.
i løbet af sæsonen 2012-13 blev Miller indsat i startopstillingen 17 gange og i gennemsnit 4.8 point pr kamp for sæsonen. Heat ville igen gå videre til NBA-finalen, denne gang mod San Antonio Spurs. Miller blev indsat i de sidste 4 kampe i finalen for at hjælpe med at placere gulvet og scorede 8 point i game 6, da Heat næppe knirkede en sejr ud. Et højdepunkt i spillet var en trepeger, han lavede, mens han havde en sko på. Heat vandt serien i game 7 den 20.juni 2013, hvilket gav Miller sit andet mesterskab.
den 16.juli 2013 blev Miller frafaldet af Miami Heat via amnesti-klausulen.
anden periode med Memphis Gråbrokker (2013-2014)Rediger
den 30.juli 2013 underskrev Miller med Memphis Gråbrokker. Han så sine minutter, og hans betydning steg med det lidt fornyede hold ledet af den nye træner Dave Jørger. Miller spillede støt i store dele af sæsonen og sluttede som den eneste gråbrune, der spillede alle 82 almindelige sæsonkampe og alle 7 playoff-spil.
Cleveland Cavaliers (2014-2015)Rediger
den 5.August 2014 underskrev Miller med Cleveland Cavaliers. I Cleveland, han genforenet med tidligere Miami Heat holdkammerater LeBron James og James Jones. Efter et gennemsnit på kun 1,5 point på 12 minutter pr.kamp i løbet af de første 24 kampe i sæsonen startede Miller sin første start for Cavaliers den 19. December 2014 mod Brooklyn Nets, da han scorede 21 point på 7-af-8 trepegere i 95-91-sejren. Cavaliers kom til NBA-finalen i 2015, men de tabte til Golden State-krigere i seks kampe.
den 30. juni 2015 udøvede Miller sin spillerindstilling med Cavaliers for sæsonen 2016.
den 27.juli 2015 blev Miller handlet sammen med Brendan Haytræ og to fremtidige udkast til anden runde til Portland Trail-flammerne i bytte for kontante overvejelser. Den 28. September 2015 blev han frafaldet af traileren via en kontraktopkøb.
Denver Nuggets (2015-2017)Rediger
den 30.September 2015 underskrev Miller med Denver Nuggets. Miller var medvirkende til den tidlige udvikling af holdkammerat Nikola Joki Kurt. De to spillere deler et specielt venskab for at gå sammen med deres mentor/mentee-forhold og endda dele den samme fødselsdag. Han underskrev igen med Nuggets den 21. juli 2016 og blev frafaldet den 11.juli 2017.