Im Juli 1866 wurde er zum Oberst befördert und zunächst nach Fort Raleigh, North Carolina, zum Freedmen’s Bureau abkommandiert. Am 30. Juni 1868 heiratete er Mary Hoyt Sherman, die Nichte von General William Tecumseh Sherman. Aus dieser Ehe gingen zwei Kinder hervor. 1869 wurde Miles Kommandeur der 5. US-Infanterie in Fort Hays, Kansas. 1874/75, im Red-River-Krieg, führte Miles ein Kommando aus Infanterie und Kavallerie gegen Indianer auf den südlichen Plains. Nach Custers Niederlage am Little Bighorn ging Miles nach Montana, um die Sioux zu bekämpfen und zur Kapitulation zu zwingen. Seine Truppen besiegten die Indianer im Oktober 1876 am Bad Route Creek und im Dezember im Quellgebiet des Red Water River. Am 8. Januar 1877 besiegte er Crazy Horse und sein Gefolge bei den Wolf Mountains und die Minneconjous am Little Muddy Creek am 7. Mai desselben Jahres. Schließlich hinderte er im Oktober 1877 Chief Joseph und die Nez Percé, nach Kanada zu entkommen und stellte sie in den Bear Paw Mountains (siehe Nez-Percé-Krieg).