Helmikuussa 1920 Miller pakeni Arkangelistä Norjaan ja muutti myöhemmin Pjotr Wrangelin ja suuriruhtinas Nikolai Nikolajevitšin kanssa Ranskaan, jossa he jatkoivat bolševikkien vastaista toimintaansa. Vuonna 1930 Miller nimitettiin emigranttijärjestö Venäjän yleissotilaallisen liiton (ROVS) komentajaksi. Neuvostoliiton turvallisuuspalvelu NKVD sieppasi Millerin 22. syyskuuta 1937 Pariisissa, jossa kaksoisagentiksi ryhtynyt ROVS:n tiedustelujohtaja Nikolai Skoblin johdatti hänet ansaan. Miller kuljetettiin huumattuna Le Havreen ja sieltä eteenpäin Neuvostoliittoon rahtialuksella. Hän istui lähes kaksi vuotta vankilassa Moskovan keskustassa. Hänen henkilöllisyytensä pidettiin salassa. Hänet teloitettiin ampumalla 11. toukokuuta 1939 moskovalaisessa krematoriossa.
Myös Millerin edeltäjänä ROVS:n johdossa toiminut kenraali Aleksandr Kutepov oli siepattu samalla tavalla Pariisissa vuonna 1930, tosin hän kuoli sydänkohtaukseen jo laivamatkan aikana.