מילר נכלל בסגל גרמניה גם למונדיאל 2014 וכבש שלושער מול בשלב הבתים של הטורניר. שער נוסף בניצחון נבחרתו על במשחק השלישי של שלב הבתים, ושער נוסף בניצחון 1:7 על ברזיל. בסך הכל כבש חמישה שערים שהביאו לו את פרס נעל הכסף. כמו כן קיבל מילר את כדור הכסף שמוענק לשחקן השני המצטיין בטורניר.