1990年,从纽约布鲁克林学院米德伍德高中毕业。1995年,从普林斯顿大学英国文学专业毕业；同年,开始在洛杉矶的一家小型电视制作公司的发展部任职,之后转入演艺事业。
温特沃斯早期作品截图1998年,参演个人首部电视剧《吸血鬼猎人巴菲第一季》,在剧中饰演后面变成海怪的游泳队队长GagePetronzi。1999年,参演悬疑犯罪剧《法律与秩序：特殊受害者第一季》；同年,参演由布莱恩·罗宾斯执导的电视剧《校花猫拼》,在剧中饰演神秘新生亚当；同年,与凯尔·米歇尔合作主演爱情电影《罗密欧和朱丽叶》,在片中饰演朱丽叶原本要嫁的妒火中烧的伯爵。2001年,与泰伦·莱斯托合作主演根据美国科幻作家詹姆斯·格尔尼的同名小说改编的科幻剧《恐龙帝国》,在剧中饰演敏感,内向的大男孩大卫；同年,参演剧情短片《302房间》；2月,开始参加演员培训班,直至2002年。2003年,与安东尼·霍普金斯,妮可·基德曼联合出演爱情惊悚电影《人性污点》,在片中饰演大学教授希尔克的青年时代。9月19日,参演的科幻片《黑夜传说》在美国上映,饰演Dr.AdamLockwood。温特沃斯写真2005年,由其参演的医疗剧《急诊室的故事第十二季》首播,在剧中饰演在踢足球时受中伤的高校足球队员；同年,与多米尼克·珀塞尔合作主演动作惊悚剧《越狱第一季》,在剧中饰演机智,冷静,情深意重地游走在黑人与白人两派之间,有条不紊地实施着越狱计划的迈克尔·斯科菲尔德,他凭借该剧入围第8届青少年选择奖最佳TV男演员奖,第63届美国金球奖电视类-剧情类剧集最佳男主角奖。2006年,主演电视剧《越狱第二季》。2007年,由其主演的电视剧《越狱第三季》播出。2008年,主演电视剧《越狱第四季》；同年,配音的动画片《恶搞之家第七季》播出；5月,由其出演的电影《越狱特别篇：最后一越》上映。米勒2010年,与米拉·乔沃维奇共同主演科幻动作电影《生化危机：战神再生》。2012年,担任惊悚电影《斯托克》的编剧,该片讲述了少女在18岁生日当天失去了父亲,而一个自称是叔叔的男人来到她家,此后少女身边的人开始一个个失踪的恐怖故事；9月14日,由其出演的电影《生化危机5：惩罚》上映。2013年,由其出演的科幻动作电影《生化奇兵》上映。2014年,与詹姆斯·麦斯登合作主演惊悚电影《阁楼》；同年,与格兰特·古斯汀等共同出演的科幻动作剧《闪电侠第一季》播出,他在剧中饰演有着出色智慧与个人坚持的寒冷队长莱纳德·斯纳特。2015年,主演电视剧《闪电侠第二季》。2016年1月,与亚瑟·达维尔,维克多·加博等联合主演科幻剧《明日传奇第一季》；10月,由其主演的电视剧《明日传奇第二季》播出；同年,担任惊悚电影《绝望之室》的编剧,该片由D·J·卡卢索执导。2017年,出演电视剧《明日传奇第三季》；同年,主演电视剧《越狱第五季》。2019年,由其出演的电视剧《国务卿女士第六季》播出。
温特沃斯·米勒兼具英俊的外形和娴熟的演技,还有深邃的眼眸,冷静的头脑,处变不惊的胆识。在电视剧《越狱》中,一身天蓝色狱服,干净的板刷头,深邃的翡翠绿眼睛,还有一身印有监狱构造图的纹身,成为了温特沃斯·米勒的银幕标志。而且,他将个人魅力发挥到极致。极致,冷静,重情重义的他在两个帮派之间游走,有条不紊地实施着越狱计划。同时,他完美地塑造了这一性格复杂,坚强而又敏感,智商过人,为家人战斗的年轻人角色。