Родился 27 января 1957 года в Олни, штат Мэриленд. Юные годы провел в Вермонте. Среди юношеских увлечений - кино и криминальные романы. Позднее перебрался в Нью-Йорк, где в 1977 году устроился художником в издательство "Золотой ключ", для которого рисовал комиксы из серии "Сумеречная зона". Поработав еще с несколькими издательствами, вместе с писателем Роджером Маккензи и художником Клаусом Дженсеном, Миллер приступил к созданию серии комиксов о Сорвиголове. За годы работы с издательством "Марвел" Миллер зарекомендовал себя не только как великолепный художник, но и как незаурядный автор, который не боялся неожиданных сюжетных решений, легко расправлялся с полюбившимися персонажами и избегал традиционного для жанра хэппи-эндов, ориентируясь на более взрослую, нежели было принято прежде, аудиторию. Этот же подход он проявил, работая над серией комиксов о Бэтмене "Возвращение черного рыцаря". Миллер определил новое направление в эстетике комиксов, в котором позднее начали работать не только его коллеги-художники, но и кинематографисты. Именно миллеровские комиксы во многом оказали влияние на фильмы о Бэтмене режиссера Тима Бертона.Таким образом, появление Миллера в Голливуде было вопросом времени. Его первой работой в кино стали сценарии к фантастическим фильмам "Робот-полицейский 2" (1990, реж. Ирвин Кершнер) и "Робот-полицейский 3" (1992, реж. Фред Деккер). Тогда же в начале девяностых он начал создавать свое самое значительное произведение - комикс "Город грехов". Полный крови и насилия, своими корнями он уходил в эстетику криминальных романов таких мастеров жанра "нуар" как Хэммет и Чендлер и продемонстрировал отказ от привычной для комиксов мифологии супергероев. "Город грехов" вышел в издательстве "Темная лошадка - комиксы" в виде антологии.В 1993 году художник снялся в эпизодической роли в фильме "Сорвиголова" (реж. Марк Стивен Джонсон), поставленном по мотивам его ранних работ. Еще в восьмидесятые в процессе работы над сериалом о приключениях Сорвиголовы, Миллер параллельно запустил еще две серии с новым главным героем - наемной убийцей Электрой, которая до этого появлялась в его комиксах лишь как второстепенный персонаж. Режиссер Роб Баумен взялся за экранизацию этих серий и когда в 2005 году "Электра" вышла на экраны, Миллер был заявлен в титрах как сценарист-соавтор.Однако наибольший успех выпал на долю Миллера благодаря сотрудничеству с известным режиссером Робертом Родригесом - старый поклонник его таланта, Родригес предложил экранизировать Город грехов и привлек к этой работе своего старого приятеля Квентина Тарантино и звездный актерский состав: Брюса Уиллиса, Микки Рурка, Рутгера Хауэра, Бенисио дель Торо и Элайджу Вуда. Сам же Фрэнк Миллер в этом проекте выступил в трех ипостасях: как сценарист, сорежиссер и актер. Фильм появился в 2005 году и продемонстрировал стремление авторов максимально достоверно воссоздать на экране атмосферу ставшего культовым комикса.