Přestože se narodila v New Yorku, dětství strávila v Londýně. Svojí kariéru odstartovala jako fotomodelka. S cigaretou v ruce například pózovala pro Vanity Fair. Pro svůj výjimečný vkus a cit pro módu se stala tváří mladistvé značky Pepejeans London.
Na plátně jsme ji poprvé mohli spatřit ve filmu Klíč k lásce v roce 2001. Její první velký úspěch jí přinesl britský thriller Po krk v extázi. Sienna tvrdí, že si natáčení opravdu užívala, jelikož hrála s jejím idolem Danielem Craigem.
Její velkou láskou byl Jude Law. Jejich vztah byl ale jako na houpačce. Jude byl pěkný sukničkář a Siennu několikrát podvedl. Údajně ale byla nevěrná i Sienna. Prý měla románek s rapperem P. Diddym. Nutno říci, že jejich vztah byl na předních stranách bulvárních plátků probírán velmi často.
V roce 2005 Sienna Miller dostala roli Francescy Bruni v romantické komedii Casanova, kde hrála po boku Heatha Ledgera. V roce 2007 jsme ji mohli spatřit ve filmu Warholova múza.
Mezi její další herecké počiny patří role ve filmu Interwiev, Hvězdný prach, nebo G .I. Joe. Mezi její poslední role patří i postava manželky amerického snipera ve stejnojmenném filmu, který režíroval Clint Eastwood. Tento film byl natočen podle skutečné události. Zde si Sienna zahrála po boku Bradleyho Coopera.