SIENNA MILLER nasce a New York, frequenta le scuole in Inghilterra e studia arte drammatica al Lee Strasberg Institute a New York. Esordisce sul grande schermo nei panni della donna di cui si innamora il personaggio interpretato da Daniel Craig in THE PUSHER di Matthew Vaughn. In seguito, appare in film quali FACTORY GIRL, CASANOVA, THE EDGE OF LOVE, INTERVIEW e GI JOE - LA NASCITA DEI COBRA, film che nel 2009 riscuote enorme successo al botteghino in tutto il mondo, in cui Sienna interpreta il ruolo della Baronessa che le vale il premio come Migliore attrice non protagonista agli ShoWest Awards di Las Vegas.
Siena Miller ha ricevuto numerosi riconoscimenti per le sue interpretazioni cinematografiche, tra cui una candidatura al British Independent Film Award come Migliore attrice non protagonista per il suo ruolo in THE EDGE OF LOVE. Nello stesso anno riceve anche una nomination all'Orange Rising Star Award dei BAFTA e nel 2006 una candidatura all'Independent Spirit Award per il suo ruolo nei panni di Katya in INTERVIEW.
Nel 2012, Miller interpreta Tippi Hedren nel tv-movie della HBO THE GIRL - LA DIVA DI HITCHCOCK, diretto da Julian Jarold, che esplora il rapporto tra la Hedren e Alfred Hitchcock (Toby Jones) durante la realizzazione di GLI UCCELLI. Il film riceve critiche entusiastiche, in particolare per le interpretazioni di Miller e Jones e nel dicembre 2012 viene trasmesso anche dalla BBC. Per il suo ruolo in THE GIRL - LA DIVA DI HITCHCOCK, la Miller è candidata ai Golden Globe nella categoria della Migliore attrice e ai TV BAFTA nella stessa categoria.
I suoi film comprendono YELLOW di Nick Cassavetes, presentato in anteprima al SXSW Film Festival, e JUST LIKE A WOMAN, diretto dal regista di fama internazionale Rachid Bouchareb (INDIGENES), A CASE OF YOU, HIPPIE HIPPIE SHAKE e i prossimi BUSINESS OR PLEASURE e MISSISSIPI GRIND.
In teatro, Sienna Miller esordisce nel West End londinese nel 2005 interpretando il ruolo di Celia nella produzione Young Vic di Come vi piace di William Shakespeare al Wyndham's Theatre di Londra, condividendo il palcoscenico con Helen McCrory e Dominic West. Da allora ha recitato a Broadway in After Miss Julie di Patrick Marber, tratto da La signorina Giulia di Strindberg, diretto da Mark Brokaw. Più recentemente è stata la protagonista di Flare Path di Terrence Rattigan al Theatre Royal Haymarket, diretto da Trevor Nunn, grande successo al botteghino e unanimemente elogiato dalla critica.
Siena Miller è anche profondamente appassionata impegnata e in una serie di opere caritatevoli. Tra le organizzazioni con cui collabora ci sono la Global Cool Foundation, una fondazione non a scopo di lucro specializzata nelle tematiche verdi, la Starlight Foundation, che ha come missione il miglioramento della qualità di vita e della salute di bambini e delle loro famiglie in tutto il mondo e l'organizzazione assistenziale mondiale International Medical Corps.