Оскар Миллер родился в семье литейщика, первого инспектора , (1813−1887). В 1875 году отец Оскара и вся его семья были возведены в дворянское сословие. Образование строительного инженера получил в Высшей технической школе Мюнхена. В 1875 оскар знакомится и становится дружен с Рудольфом Дизелем. После успешного окончания учёбы поступает в баварское министерство строительства. В 1881 году молодой инженер посещает в Париже Международную выставку по использованию электричества. Миллер намерен рассмотреть возможности гидроэнергетики в Баварии. В 1882 он организует в Мюнхене первую в Германии электротехническую выставку. На этой выставке фон Миллеру и работавшему с ним Марселю Депре удалось впервые передать электроэнергию по линии в 60 километров — . В 1883−1889 годах О. фон Миллер является директором (совместно с Эмилем Ратенау) «Германского эдисоновского общества» (ныне — фирма AEG). Планы его по развитию гидроэнергетики первоначально не нашли поддержки у баварского правительства. В 1884 он строит в Мюнхене первую в Германии электростанцию. В том же году Оскар женится на художнице , от которой имел семерых детей.