Jako dítě Ezra Miller trpěl vadou řeči. V šesti letech začala s operním zpěvem. Účinkoval např. v Metropolitní opeře v New Yorku nebo také vystupoval na americké premiéře moderní opery Philipa Glasse White Raven.
Na filmovém plátně Ezra Miller debutoval v roce 2008 hlavní rolí v psychologickém mysteriózním dramatu Po škole (Afterschool). Poté odešel ze školy, aby se mohl plně věnovat herectví.
Proslul tím, že nebojí brát i náročné a netradiční role, např. problémového teenagera Kevina ve filmu Musíme si promluvit o Kevinovi (2011). Za svůj výkon v něm Ezra Miller získal uznání kritiky.
Zazářil též coby Patrick v dramatu o dospívání The Perks of Being a Wallflower (2012), kde předvedl svou schopnost ztělesnit složité a zranitelné postavy. Ezra Miller si zahrál Credence Barebonea v dobrodružné fantasy sérii Fantastic Beasts (Fantastická zvířata), zasazené do kouzelnického světa vytvořeného J. K. Rowlingovou.
V DC Extended Universe Ezra Miller ztvárnil Barryho Allena, známého také jako Flash, a objevil se ve filmech jako Batman vs. Superman: Úsvit spravedlnosti (2016), Liga spravedlnosti (2017) a v samostatném filmu The Flash (2023). Hlavní roli dostal i v životopisném dramatu Dalíland (2022).
Kromě filmové práce se Ezra Miller pustil i do světa hudby, kde spolupracuje s různými umělci a kapelami, včetně vlastního experimentálního hudebního projektu s názvem Sons of an Illustrious Father.
Jedinečným smyslem Ezry Millera pro kreativitu a nebinární genderové vyjádření se z něj stala výrazná tvář módního průmyslu, která boří hranice a zpochybňuje tradiční genderové normy.
Ezra Miller je synem herečky Marty Miller a obchodníka Robert S. Millera.