Алексей Миллер родился 31 января 1962 г. в Ленинграде. В 1984 г. окончил Ленинградский финансово-экономический институт им. Н.А.Вознесенского.
В 1980-х гг. входил в круг ленинградских экономистов-реформаторов под предводительством Анатолия Чубайса.
В 1984—1986 гг. Алексей Миллер работал инженером-экономистом в ЛенНИИпроекте. В 1986—1989 гг. — аспирант, в 1990 г. — младший научный сотрудник ЛенНИИпроекта.
В 1990—1991 гг. работал в Комитете по экономической реформе Исполкома Ленсовета. В 1991—1996 гг. - начальник отдела, заместитель начальника управления, заместитель председателя Комитета в Комитете по внешним связям мэрии Санкт-Петербурга.
В 1996—1999 гг. — директор по развитию и инвестициям ОАО «Морской порт «Санкт-Петербург»». В 1999—2000 гг. — генеральный директор ОАО «Балтийская трубопроводная система».
В 2000—2001 гг. — заместитель министра энергетики РФ.
С 2001 г. является председателем правления ОАО «Газпром», с 2002 г. — заместителем председателя совета директоров ОАО «Газпром».
В 2010 г. Алексей Миллер был избран вице-президентом Российского футбольного союза. В 2012 г. занял пост председателя совета директоров ОАО «Российские ипподромы».
Имеет награды: орден «За заслуги перед Отечеством» IV степени, медаль ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени и др.
Женат, имеет сына.
