Miller ble draftet av Denver Broncos som nummer to i NFLs draft i 2011. Han var den tidligst valgte linebackeren siden LaVar Arrington ble plukket opp som nummer to i 2000 av Washington Redskins. Han ble også Aggies' høyeste draft pick siden Quentin Coryatt, som ble valgt som nummer to i 1992. Valget om å plukke opp Miller overrasket noen eksperter. Denver var på vei til å bytte fra et 3–4 forsvar til et 4–3, som virket kontraintuitivt til Millers styrker. Tidligere quarterback for Broncos John Elway, som også er lagets executive vice president, beskrev Miller som «a type of guy that comes around every 10 years». Den 28. juli 2011 signerte Miller kontrakt. Han bruker #58 til ære for Pro Football Hall of Fame linebacker Derrick Thomas.