Miller memulai pertandingan liga besar pertamanya pada 3 Oktober, melawan Cincinnati Reds. Miller melemparkan enam inning shutout, hanya memungkinkan satu hit, dan memukul keluar tujuh. Dia muncul dua kali sebagai bantuan untuk Cardinals selama 2012 National League Championship Series
(NLCS) melawan San Francisco Giants, memungkinkan empat hits dan dua berjalan di inning. Untuk musim ini, Miller menyelesaikan inning gabungan di liga utama musim reguler, postseason dan liga kecil.