A Padres a National League West utolsó helyén volt 42-76-os eredménnyel, 26 mérkőzésen kívül az első helyről, és 1971. augusztus 10-én a National League East divízió vezető Pittsburgh Pirates csapatába cserélte Miller-t Johnny Jeter és Ed Acosta helyett. Miller folytatta sikereit a bullpenben, és a Pirates-szal befejezte a szezont 1<unk>2 rekordgal és három mentéssel 16 megjelenésben, mind megkönnyebbülésben, 1,29 ERA-val. Miller dobta a második meccset.
1971-ben a National League Championship Series-ben, a hatodik fordulóban, három ütés, három sétálás és két futás három fordulóban, egy olyan játékban, amelyben a Pirates megtartotta, hogy legyőzze a San Francisco Giants-t egy 9 <unk> 4 végső pontszámmal. Az 1971-es World Series három meccsében a Baltimore Orioles ellen dobott, amit a kalózok hét meccsen nyertek, és mindhárom Pirate veszteségében (a sorozat első, második és hatodik meccsében) segítő szerepet játszott, a 6. játékban veszteséget szenvedett, amikor feladott egy áldozati repülést Brooks Robinsonnak, amely a győztes futást hozta.