早年经历
1990年，从纽约布鲁克林学院米德伍德高中毕业。1995年，从普林斯顿大学英国文学专业毕业；同年，开始在洛杉矶的一家小型电视制作公司的发展部任职，之后转入演艺事业 。
演艺经历
1998年，参演个人首部电视剧《吸血鬼猎人巴菲第一季》，在剧中饰演后面变成海怪的游泳队队长Gage Petronzi 。
1999年，参演悬疑犯罪剧《法律与秩序：特殊受害者第一季》；同年，参演由布莱恩·罗宾斯执导的电视剧《校花猫拼》，在剧中饰演神秘新生亚当；同年，与凯尔·米歇尔合作主演爱情电影《罗密欧和朱丽叶》，在片中饰演朱丽叶原本要嫁的妒火中烧的伯爵 。
2001年，与泰伦·莱斯托合作主演根据美国科幻作家詹姆斯·格尔尼的同名小说改编的科幻剧《恐龙帝国》，在剧中饰演敏感、内向的大男孩大卫 ；同年，参演剧情短片《302房间》；2月，开始参加演员培训班，直至2002年。2003年，与安东尼·霍普金斯、妮可·基德曼联合出演爱情惊悚电影《人性污点》，在片中饰演大学教授希尔克的青年时代 。
2005年，由其参演的医疗剧《急诊室的故事第十二季》首播，在剧中饰演在踢足球时受中伤的高校足球队员 ；同年，与多米尼克·珀塞尔合作主演动作惊悚剧《越狱第一季》，在剧中饰演机智、冷静、情深意重地游走在黑人与白人两派之间，有条不紊地实施着越狱计划的迈克尔·斯科菲尔德，他凭借该剧入围第8届青少年选择奖最佳TV男演员奖、第63届美国金球奖电视类-剧情类剧集最佳男主角奖 。
2006年，主演电视剧《越狱第二季》。2007年，由其主演的电视剧《越狱第三季》播出。2008年，主演电视剧《越狱第四季》；同年，配音的动画片《恶搞之家第七季》播出；5月，由其出演的电影《越狱特别篇：最后一越》上映 。
2010年，与米拉·乔沃维奇共同主演科幻动作电影《生化危机：战神再生》 。2012年，担任惊悚电影《斯托克》的编剧，该片讲述了少女在18岁生日当天失去了父亲，而一个自称是叔叔的男人来到她家，此后少女身边的人开始一个个失踪的恐怖故事 ；9月14日，由其出演的电影《生化危机5：惩罚》上映 。
2013年，由其出演的科幻动作电影《生化奇兵》上映。2014年，与詹姆斯·麦斯登合作主演惊悚电影《阁楼》 ；同年，与格兰特·古斯汀等共同出演的科幻动作剧《闪电侠第一季》播出，他在剧中饰演有着出色智慧与个人坚持的寒冷队长莱纳德·斯纳特 。
2015年，主演电视剧《闪电侠第二季》。2016年1月，与亚瑟·达维尔、维克多·加博等联合主演科幻剧《明日传奇第一季》；10月，由其主演的电视剧《明日传奇第二季》播出 ；同年，担任惊悚电影《绝望之室》的编剧，该片由D·J·卡卢索执导 。
2017年，出演电视剧《明日传奇第三季》；同年，主演电视剧《越狱第五季》。2019年，由其出演的电视剧《国务卿女士第六季》播出。
个人生活经历
家庭
温特沃斯·米勒的父母都是耶鲁大学毕业的高材生，父亲是律师，母亲从事特殊教育。米勒还有两个做律师的姐姐 。
感情
2013年8月21日，因反对俄罗斯恐同法律，拒绝出席圣彼得堡市国际电影节，并公开宣布出柜卢克·马可法莱恩 。
