Hans første kamp for Wolverhampton kom 8. september 2001 da de i en ligakamp tapte 2-1 for Preston North End FC, og han laget sitt første mål for Wolverhampton den 18. september 2001 da de slo Gillingham FC 3-2 i en ligakamp. Etter å ha notert seg for to ligamål på fem kamper ble låneavtalen gjort til en permanent avtale den 13. desember 2001. Wolverhampton betalte tre millioner pund for Miller som signerte på en fire og et halvt år lang kontrakt med klubben fra West Midlands. I siste del av 2001/02-sesongen laget han ingen flere ligamål på de 15 kampene han spilte. Den påfølgende sesongen scoret han regelmessig for Wolverhampton og da sesongen var over hadde hatt fått bokført 19 ligamål på 43 kamper. I tillegg laget han 5 andre obligatoriske mål i denne sesongen, blant annet ett av målene i play-off finalen mot Sheffield United FC den 26. mai 2003. Wolverhampton vant denne kampen 3-0, som dermed rykket opp til Premier League, og Miller laget i det 45. spilleminutt deres tredje mål i denne kampen.