Dokonči nasledujúcu vetu: V roku 2009 sa dostal do tímu USA na zimné olympijské hry 2010 a bol vybraný, aby súťažil vo všetkých piatich disciplínach, napriek tomu, že nemal dostatočný tréning. V prvom preteku, po niekoľkých oneskoreniach kvôli teplému počasiu a zlému snehu, získal Miller bronzovú medailu v zjazde, ako prvý Američan, ktorý získal olympijskú medailu v zjazde od Tommyho Moeho, ktorý vyhral zlato v roku 1994. Millerov čas bol 1:54.40, deväť stotin sekúnd za zlatým medailistom Didierom Défagom a dve stotinky za Akselom Lundom Svindalom, ktorý získal strieborné; časový rozdiel medzi zlatými a bronzovými medailami bol najmenší v histórii olympijského zjazdového športu. Potom získal strieborné medaile v super-G, čo mu dalo štyri olympijské medaily, viac ako ktorýkoľvek iný americký alpský pretekár. Dňa 21. februára 2010 získal svoju prvú olympijskú zlatú medailu v super kombinácii. Po zjazdovej časti pretekov bol Miller na siedmom mieste, ale skončil tretí v slalomovej časti, čo mu dalo celkový čas 2:44:92 a skončil ako prvý. Miller potom nedokázal dokončiť oba
Veľký slalom a slalom, a vzal si zvyšok sezóny voľno kvôli pokračujúcim problémom so zranením kotníka.