Евгений Карлович Миллер родился в Двинске 25 сентября 1867 года. В 1884 году он окончил Николаевский кадетский корпус, в 1886 году — Николаевское кавалерийское училище. Начал службу в блестящем лейб-гвардии Гусарском Его Величества полку.

В 1892 году окончил по первому разряду Николаевскую академию Генерального штаба. В 1898 году он был назначен военным атташе в Бельгии и Голландии. Здесь ему впервые пришлось выступить на дипломатическом поприще при подготовке первой мирной конференции в Гааге. Затем, с 1901 по 1907 год, Миллер занимал пост военного атташе в Италии. В 1908–1909 годах отбывал строевой стаж, командуя 7-м Белорусским гусарским полком. 6 декабря 1909 года был произведен в генерал-майоры, в 1910 году занимал должность второго генерал-квартирмейстера Главного управления Генерального штаба, в его ведении находились все русские военные атташе в странах Европы.

С 1910 по 1912 год был начальником Николаевского кавалерийского училища. В ноябре 1912 года Е. К. Миллер принял пост начальника штаба Московского военного округа. После объявления мобилизации летом 1914 года, Московский округ сформировал 5-ую армию во главе с генералом Плеве и его начальником штаба Е. К. Миллером.

Уже в предвоенные годы ярко проявился незаурядный стратегический талант Е. К. Миллера. Незадолго до Первой мировой войны вооруженные силы России претерпели тяжкий удар, нанесенный им реформами военного министра генерала Сухомлинова. Весь аппарат государственной обороны, разработанный фельдмаршалом Д. А. Милютиным и генералом Н. Н. Обручевым, подвергся коренной ломке. Сухомлинов изменил план стратегического развертывания русских армий на западных границах. План Обручева, предвидевший нанесение главного удара по австро-венгерским армиям вдоль оси Брест — Люблин, Сухомлинов заменил ударом по оси Киев — Львов. Проект Сухомлинова не встретил сочувствия в штабах военных округов. Решительный отпор нелепой затее Сухомлинова оказали начальник штаба Московского округа генерал Миллер и начальник штаба Киевского округа генерал М. В. Алексеев. По их инициативе в штабе Московского округа было немедленно созвано частное совещание начальников штабов европейских округов, на котором план Сухомлинова был полностью отвергнут. Сухомлинов был вынужден склониться перед авторитетом начальников штабов, и его план подвергся основательной переработке.

Все же к началу войны план Обручева полностью восстановлен не был. Уже в ходе великой Галицийской битвы, благодаря усилиям Верховного Главнокомандующего великого князя Николая Николаевича и стараниями начальника штаба Юго-Западного фронта генерала Алексеева, удалось сосредоточить мощный кулак против левого фланга австро-венгров у Люблина и тем решить исход сражения в пользу русских армий.

За год до битвы в кабинете генерала Миллера в Москве была проведена на карте военная игра. Если бы операция проводилась в том же варианте на полях Галиции, то это сражение окончилось бы на неделю раньше полным разгромом австро-венгерских армий и, возможно, выходом Австро-Венгрии из войны. В трудных условиях 5-я армия отразила удар численно превосходивших австро-венгров, не дав им возможности прорвать фронт. Затем перейдя в решительное контрнаступление, нанесла австрийцам тяжкое поражение.

Военно-научный анализ Галицийской битвы приводит к выводу, что ключ к победе оказался в руках генерала Миллера. Прекрасным стратегом проявил себя Миллер осенью 1914 года в сложной обстановке Лодзинского сражения русских и немецких армий.

В 1915 году Миллер был произведен в чин генерал-лейтенанта. В январе 1917 года он был назначен командиром 26-го армейского корпуса в 9-й армии генерала Лечицкого. В дни развала армии, 7 апреля был ранен взбунтовавшимися солдатами из прибывшего на фронт пополнения. В августе 1917 года Миллер был назначен представителем Ставки Верховного Главнокомандующего при итальянской Главной Квартире. Здесь его застала большевистская революция. Он не признал власти узурпаторов и был заочно предан советским правительством суду революционного трибунала.

После заключения Лениным позорного Брестского мирного договора с Германией западные союзники оказались в затруднительном положении. Они стремились к свержению советской власти, и при их участии летом 1918 года в Архангельске было образовано правительство Н. В. Чайковского. В августе в Архангельске высадились союзные войска — англичане, американцы и французы — под общим командованием английского генерала Пуля. Правительство Чайковского вызвало Миллера в Архангельск для принятия должности военного губернатора Северной области. Тем временем война на Западе закончилась капитуляцией армий кайзера Вильгельма.

Естественно, англичане предали забвению три цели своей высадки на севере России: овладение портами Мурманска и Архангельска, захват военного имущества в этих портах и главное — формирование русских войск с целью восстановления восточного фронта и продолжения войны с Германией.

После приезда в Архангельск в январе 1919 года, Миллер ведал иностранными делами правительства Чайковского. В августе 1919 года англичане заявили о своем уходе из Северной области. Ставши главнокомандующим войск Северного правительства, Миллер отклонил предложение англичан заодно эвакуировать и русские полки, общая численность которых не превышала 10 тысяч человек. Как ни трудно было положение, все же Миллер решил продолжать борьбу против большевиков, принося посильную помощь другим белым фронтам. Ни у него, ни у его предшественника по командованию Северным фронтом генерала В. В. Марушевского не было надежды на то, что молодая, едва сколоченная армия устоит. И в самом деле, в связи с роковыми неудачами на других белых фронтах, в феврале 1920 года ему пришлось оставить Архангельск. Остатки армии погрузились на ледокол «Козьма Минин» и яхту «Ярославна» и, провожаемые ружейным и пулеметным огнем восставших портовых рабочих и матросов, ушли в изгнание.

Устроив за границей эвакуированных жителей и военнослужащих, Миллер вернулся к антисоветской деятельности. По совету А. В. Кривошеина, бывшего царского министра земледелия и своего ближайшего помощника, правитель Юга России генерал П. Н. Врангель назначил Миллера главноуполномоченным по военным и морским делам в Париже. На этом посту Миллер оставался с июля 1920 по апрель 1922 года. В апреле 1922 года он был назначен начальником штаба Врангеля. В июне 1923 года Миллер перешел в распоряжение великого князя Николая Николаевича и ведал денежными суммами, которые Врангель передал великому князю.

В 1929 году Кутепов назначил Миллера первым заместителем председателя РОВСа.

Миллер принадлежал к тем служилым людям старой России, у которых личное было всегда на заднем плане. Воспитание, полученное в семье и школе, определило его жизненный путь. Смысл жизни — не служба ради карьеры, но служение отечеству, готовность в любой момент принести себя в жертву ради блага страны.

Будучи выдающимся стратегом, не в пример многим иным офицерам Генерального штаба, заботившимся прежде всего о своей карьере и громкой славе, он всегда держался скромно. Он следовал доброму завету Николаевской академии генерального штаба — если работа начальника штаба принесла блестящие результаты, то ему не следует приписывать их себе и не оспаривать успеха, выпавшего на долю командира. Поэтому лавры победы в Галиции достались престарелому генералу Плеве. Скромность Миллера была поразительной. Когда командир 2-го армейского корпуса генерал Флуг поздравил своего соседа, командира 26-го корпуса, с победой под Кимполунгом, то Е. К. Миллер ответил, что своим успехом обязан предшественнику, разработавшему план операции.

Идеальный офицер генерального штаба, Миллер был совершенно лишен честолюбия. Волевой, тактичный, доступный для подчиненных, скупой на слова, исключительно трудоспособный и энергичный, он жил для России и ее армии. Был и прекрасным семьянином, но строго отделял дела служебные от дел семейных.

Его жена, Наталья Николаевна, говорила, что деловая жизнь ее мужа была для нее закрытой: «Бывало, придет домой. Я спрашиваю его — какие были новые знакомства, встречи, разговоры? — Он отвечает: „Сейчас, сейчас“. — „Да, да, знаю, сейчас будешь рассказывать меню обеда“. Только меню обеда он мне и рассказывал. Ни одного слова о делах».

Миллер был человеком долга. Возглавил белое движение на севере России не в силу личных амбиций, но по зову долга перед родиной. Так же по зову долга стал председателем РОВСа после похищения Кутепова.