Алексей Миллер родился 31 января 1962 года в Ленинграде. В 1979 году окончил среднюю школу и поступил в Ленинградский финансово-экономический институт (ЛФЭИ) им. Н. А. Вознесенского.
По окончании института Алексей Миллер работал инженером-экономистом в мастерской генерального плана Ленинградского научно-исследовательского и проектного института по жилищно-гражданскому строительству «ЛенНИИпроект» Исполкома Ленгорсовета.
В 1986 году Алексей Миллер поступил в аспирантуру ЛФЭИ, после защиты диссертации в 1989 году ему была присвоена степень кандидата экономических наук.
В 1990 году был принят на должность младшего научного сотрудника в ЛФЭИ. В том же году возглавил подотдел Комитета по экономической реформе Исполкома Ленсовета.
С 1991 по 1996 год Алексей Миллер работал в комитете по внешним связям мэрии Санкт-Петербурга. Руководил отделом конъюнктуры рынка Управления внешнеэкономических связей. Позднее занимал посты начальника Управления, заместителя Председателя Комитета.
С 1996 по 1999 год являлся директором по развитию и инвестициям OAO «Морской порт Санкт-Петербург».
С 1999 по 2000 год занимал должность Генерального директора OAO «Балтийская трубопроводная система».
В 2000 году был назначен заместителем Министра энергетики РФ.
2001 г.-н/вр. – Председатель Правления ОАО «Газпром».
2002 г. – н/вр. - заместитель Председателя Совета директоров ОАО «Газпром», Председатель Правления ОАО «Газпром».
Награжден Орденом «За заслуги перед Отечеством» IV степени; Медалью Ордена «3a заслуги перед Отечеством» II степени; Орденом «Креста Венгерской Республики» II степени за заслуги в энергетическом сотрудничестве; Орденом «Святого Месропа Маштоца» (Республика Армения); Орденом «Достык» («Дружбы») II степени (Республика Казахстан); Орденом Русской Православной Церкви Сергия Радонежского II степени и Патриаршей грамотой.