Aastatel 1955–1960 töötas ta Columbia Ülikoolis New Yorgis arstiteaduse kolledži biokeemia osakonnas. 1960. aastal sai ta abiprofessori koha vastrajatud California Ülikooli San Diegos keemiaosakonnas. 1962. aastal edutati ta kaasprofessoriks ja 1968. aastal täisprofessoriks.
15. mail 1953 avaldati ajakirjas Science Milleri artikkel "A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions"[2]. See ilmus vaid mõni nädal pärast James Watsoni ja Francis Cricki tööd, milles need esitlesid DNAkaksikheeliksi mudelit[3].