Od 13. prosince 1941 do května 1943 Miller sloužil na těžkém křižníku USS "Indianapolis". Poté byl převelen na eskortní letadlovou loď třídy "Casablanca" USS "Liscome Bay". Dne 24. listopadu 1943 Doris Miller zahynul, když během bitvy o Makin "Liscome Bay" poblíž atolu Butaritari potopila jedním torpédem japonská ponorka I-175. Po potopení plavidla byl nějaký čas veden jako nezvěstný. Za padlého byl oficiálně prohlášen 25. listopadu 1944.