ב-2016 אולימפיאדת הקיץ, מילר זכה במדליית ברונזה ב-100 מטר ברסטסטרוק לגברים, והציב שיא אמריקאי ב-100 מטר ברסטסטרוק לגברים עם זמן של 58.87 שניות. מילר גם זכה במדליית זהב בתחרות המילוי של 4 × 100 מטר של גברים.
, שבו הוא ביצע את הרגל השד של הגמר.