Сиенна Миллер родилась 28 декабря 1981г. в Нью-Йорке. После развода родителей — американского банкира и английской актрисы, Сиенна с матерью уехала в Англию. Она обучалась в Эскоте, в школе-пансионе для девочек. Ее считали «диким ребенком», так как Сиенна курила и водилась с мальчишками.
После школы Сиенна Миллер поступила в драматическую школу Ли Страсберга в Нью-Йорке. По возвращению в Лондон, ей предложили роль в независимом фильме «Джой-наездник», затем в сериале «Американское Посольство» (гостевое участие). Наибольшим успехом Сиенны Миллер стал постоянная роль в сериале ВВС «Время спать» в 2001 году.
В 2003 году Сиенна снялась в сериале «Кин Эдди», а спустя некоторое время получила сразу две новые роли: в фильме «Слоеный пирог» и в комедии «Альфи», ставшей для Сиенны этапной. За пределами съемочной площадки у нее начался роман с Джадом Лоу, исполнителем главной роли в картине. Дебют Сиенны Миллер на лондонской театральной сцене состоялся летом 2005 года в образе Селии в шекспировской пьесе «Как вам это понравится», которую поставил Девид Лан. Среди последних работ Сиенны следует отметить костюмированную драму «Казанова», которую снимали в Венеции. В этом фильме партнерами Миллер были Хит Леджер и Айронс Джереми.