Джек Миллер дебютировал в шоссейно-кольцевых гонках в 2009 году, начав карьеру на грунте, а вскоре после этого дебютировал и в чемпионате мира в классе 125cc. Завоевав титул IDM в классе 125 на пути к полноценным выступлениям на мировой арене, Миллер впервые впечатлил публику в 2013 году, когда стабильно шёл в лидерах вместе с Racing Team Germany. Борьба за титул с Red Bull KTM Ajo в 2014 году закончилась для Миллера тем, что он совсем немного уступил Алексу Маркесу, после чего в 2015 году совершил невероятный переход из Moto3™ сразу в MotoGP™.
После тяжёлого дебютного сезона Миллер одержал свою потрясающую первую победу в 2016 году на трассе TT Circuit Assen, несмотря на то что сезон начался со сломанной ноги, а затем был прерван новыми травмами. Взяв большое количество результатов в топ-10, Миллер остался в команде Estrella Galicia 0,0 Marc VDS на 2017 год и вновь произвёл впечатление, прежде чем перейти в Pramac в 2018 году и сменить технику Honda на Ducati. Более стабильный и завоевавший свой первый поул, это был солидный сезон для австралийца, который остался в Pramac Racing на 2019 год, и на GP19 Миллер был крайне впечатляющим. Пять подиумов пришлись на долю 43-го номера, и он продолжал демонстрировать свой класс на протяжении 2020 года, заработав ещё четыре подиума, хотя первая победа в цветах Ducati всё ещё ускользала от него.
Переход в заводскую команду был заслуженным, и он оправдал ожидания в 2021 году: две победы, ещё три подиума и четвёртое место в чемпионате мира. Миллер вновь доказал своё мастерство в 2022 году с семью подиумами, включая лучшее выступление в MotoGP™ в своей карьере, когда он с лёгкостью победил в Японии. После пяти лет в красном Миллер надел оранжевые цвета KTM — и сезон начался мощно с дублем подиумов на Гран-при Испании. Ещё один подиум в спринте был завоёван на Гран-при Германии, но вторая половина сезона прошла тихо. В 2024 году Миллер испытывал трудности с поиском формы, и с восхождением Педро Акосты австралиец остался без места, после того как KTM сделала выбор в пользу испанца на 2025 год и далее. В конечном итоге обновлённая команда Prima Pramac Yamaha вернула опытного австралийца в лоно Pramac, и он быстро оправдал доверие сильным пятым местом на COTA. На протяжении сезона Миллер сосредоточился на адаптации к Yamaha и показал обнадёживающий прогресс. Теперь он готов вновь выступать на V4-моторе, планируя продолжить с Prima Pramac Yamaha в 2026 году — на этот раз за рулём совершенно новой машины.