2009ko amaieran 2010eko Neguko Olinpiar Jokoetarako AEBetako taldean sartu zen eta bost probetan lehiatzeko hautatu zuten, prestakuntzarik ez izan arren. Bere lehen lasterketan, eguraldi beroaren eta elur baldintza txarraren ondorioz hainbat atzerapen egin ondoren, Millerrek brontzezko domina irabazi zuen jaitsieran, Tommy Moe-k urrea irabazi zuenetik 1994an jaitsieran domina olinpikoa irabazi zuen lehen estatubatuarra izan zen. Millerren denbora 1:54.40 izan zen, Didier Défago urrezko domina irabazlearen atzetik ehuneko bederatzi segunduko atzerapena, eta zilarra irabazi zuen Aksel Lund Svindal-en atzerapena; urrezko eta brontzezko domina arteko denbora-diferentzia Olinpiar jaitsierako historiako txikiena izan zen. Ondoren, zilarrezko domina irabazi zuen super-G-an, eta lau domina olinpiko lortu zituen, beste edozein estatubatuar alpinista baino gehiago. 2010eko otsailaren 21ean, bere lehen urrezko domina olinpikoa irabazi zuen super konbinatuan. Lasterketako jaitsiera zatiaren ondoren, Miller zazpigarren postuan zegoen, baina hirugarren postuan amaitu zuen slalom zatian, 2:44: 92 denborarekin lehen postuan amaitu zuen. Millerrek huts egin zuen slalom erraldoian.
eta slalom lasterketan ere bai, baina denboraldi amaieran, txirrindulari ohi bat zauritu zuen orkatila batean.