Frank Miller blev født i byen Olney i staten Maryland. Hans far var katolik, og moderen var kvæker. Da han var ganske ung, flyttede familien til det landlige Vermont, hvor han voksede op. Millers interesse for tegneserier begyndte allerede før, han kunne læse. Hans far var omrejsende sælger, og hver gang han kom hjem fra New York, havde han en stak tegneserier med til sønnen. Hurtigt blev Miller en stor fan, og i en del år var tegneserierne et centralt omdrejningspunkt i hans liv. Miller begyndte selv at producere serier på sammenhæftede stykker papir, og som syvårig proklamerede han stolt til sin mor, at han ville lave tegneserier resten af sit liv. Som trettenårig begyndte han dog at skifte fokus væk fra superheltene for i stedet at bruge tid på kriminallitteratur. Det var især Raymond Chandler, Dashiell Hammet og Mickey Spillane, der fangede hans interesse med historier om hårdkogte detektiver og sexede femme fatales .
I 1975 blev den kun 18-årige Miller medlem af den eksklusive klub Apa-5, hvor amatørkunstnere udvekslede egne produkter og gav hinanden konstruktiv kritik. Det var i samme periode, at han begyndte at foretage jævnlige rejser til New York for at besøge den kendte tegneserietegner Neal Adams' tegnestudie. Her fik han både undervisning og kritik.
Allerede i 1977, som blot tyveårig, tog Miller skridtet og flyttede permanent til New York for at leve som tegneserietegner. Han havde altid været tiltrukket af storbyen, og nu skulle han stå på egne ben og prøve at skabe sig et navn indenfor tegneseriebranchen.
Millers første professionelle arbejde udkom i bladet “Twillight Zone” , der blev udgivet af Gold Key Comics. Herefter fulgte et par numre af DC Comics’ “Weird War Tales” og Marvel Comics’ “John Carter: Warlord of Mars” og “Spectacular Spiderman” . Snart blev Miller fast tegner på Marvels serie “Daredevil” , der i 1960'erne var blevet skabt af forfatteren Stan Lee og tegneren Wally Wood. Daredevil-figuren var nu blot en afglans af fordums storhed, og serien solgte ikke særligt godt. Derfor var Marvel villige til at satse på denne relativt uprøvede, men talentfulde unge kunstner. Langsomt begyndte Miller også at overtage manuskriptdelen fra seriens forfatter Roger McKenzie, og med Miller bag roret blev “Daredevil” hurtigt en stor succes. Det fik resten af branchen til at kaste opmærksomme blikke mod den unge komet.
Efter næsten to år på “Daredevil” skiftede han i 1987 til Marvels konkurrent DC Comics for at lave den grafiske roman “Ronin”. DC gav Miller et tilbud, der var svært at afslå. Fuld kreativ kontrol med projektet samt royalties af salget. Det var uhørt i branchen, hvor selv de etablerede forfattere og tegnere ikke fik andet end deres faste månedsløn, og hvor redaktørerne til enhver tid kunne redigere og nedlægge veto, hvis de fandt noget anstødeligt i materialet. Samtidig mødte Miller farvelæggeren Lynn Varley, som han kort tid senere giftede sig med.
Næste store projekt blev den epokegørende “Batman: The Dark Knight Returns” fra 1989, der i dén grad cementerede Millers status som en af Amerikas vigtigste tegneserieskabere.
Herefter fulgte en periode, hvor Miller selv kunne bestemme, hvilke forlæggere og figurer han ønskede at arbejde med. Hollywood var også blevet opmærksom på Millers fremragende fortælleteknik, og i starten af halvfemserne skrev han filmmanuskripterne til Robocop 2 og 3.
I 1993 skiftede han til det nyopstartede forlag Dark Horse Comics. Dark Horse specialiserede sig i at udgive tegneserier, hvor tegneserieskaberne havde total kreativ frihed til at forfølge deres kunstneriske visioner. Her begyndte Miller at lave serien “Sin City” , der skulle blive hans vigtigste fokus helt op til den dag i dag.