/Wraz z secesją /jedenastu stanów Południa /i wybuchem wojny domowej, /Miller wstąpił do armii Unii. 27 sierpnia 1861 roku gubernator Oliver P. Morton mianował Millera pułkownikiem 29 pułku piechoty Indiana. Po szkoleniu pułk został przydzielony do brygady Kirka w dywizji Aleksandra M. McCooka w Armii Ohio Buella i wkroczył do Tennessee. Miller widział akcję drugiego dnia
Bitwa pod Shiloh, a także podczas późniejszego oblężenia Koryntu. Miller poprowadził swój pułk przez północną Alabamę i Tennessee i ścigał Braxtona Bragg przez Kentucky. Miller dowodził brygadą pod dowództwem Jamesa Negleya podczas bitwy pod Stones River pod koniec grudnia 1862 roku. Drugiego dnia bitwy Miller poprowadził kontratak federalny przez rzekę Stones, który odparł atak konfederatów Johna C. Breckinridge'a. Podczas tego ataku Miller został ranny w szyję.