Окончил исторический факультет МГУ в 1940 г. В 1941 г. защитил в МГУ кандидатскую диссертацию «Крестьянские движения в Польше в 1651 г.», в которой впервые в российской историографии была изучена связь крестьянского движения на польских землях с украинским национальным движением середины XVII в. (в начале 1950-х годов опубликован ряд работ в развитие темы; в Польше опубликовано в виде монографии).
В 1965 г. в Институте славяноведения АН СССР защитил докторскую диссертацию по теме «Исследования по истории польской общественной мысли конца XVIII–XIX веков и русско-польских революционных связей 60-х годов XIX в.» в форме научного доклада.
Участник Великой Отечественной войны, неоднократно награжден за боевые заслуги.
В 1946–1947 гг. работал в Федеральной библиотеке АН СССР по общественным наукам. В 1947–1978 работал в Институте славяноведения (с 1968 г. Институт славяноведения и балканистики) АН СССР: младший научный сотрудник, старший научный сотрудник, с конца 1950-х годов зав. сектором.
Круг научных интересов: польская история нового времени; русско-польские общественно-политические связи в XIX в. в контексте общественных движений в Российской империи; русская и польская общественная мысль в новое время; революционные движения народов Средней Европы в XIX в. и международные революционные связи; закономерности перехода от феодализма к капитализму в восточноевропейском регионе; польская культура нового времени; проблемы методологии истории.
В конце 1940-х – начале 1950-х гг. занимался ситуацией в польских землях в канун и в условиях европейских революций 1848-1849 гг. (работы публиковались в СССР и Польше). Член авторского коллектива обобщающего труда «Революции 1848–1849 гг.» (М., 1952. Т. 1–2).
Один из авторов концепции, научных редакторов и ключевых авторов «Истории Польши» (Т. 1 и 2. М., 1954–1955), один из составителей трехтомной антологии «Избранные произведения прогрессивных польских мыслителей» (М., 1956–1958).
С начала 1960-х годов стоял во главе коллектива составителей многотомной советско-польской серии документов «Восстание 1863 г.» (1961–1986), был редактором 18-ти томов издания. Один из редакторов и ключевых авторов «Очерков революционных связей народов России и Польши, 1815–1917» (М., 1976). Один из редакторов «Истории польской литературы» (М., 1968–1969. Т. 1–2).
В 1970-е годы один из инициаторов разработки в Институте славяноведения и балканистики АН СССР комплексной проблемы «Закономерности развития народов Центральной и Юго-Восточной Европы в эпоху перехода от феодализма к капитализму». Выработанные им принципы были положены в основу обобщающего коллективного труда «Освободительные движения народов Австрийской империи» (М., 1980–1981. [Ч. 1–2]), подготовкой которого ученый руководил до своей кончины.
Многие работы И.С. Миллера переведены на польский язык. Выходили также на других языках (в частности, на чешском).
Воссоединение Украины с Россией в 1654 г. М., 1954 (в соавторстве)
Ruch rewolucyjny w Rosji wóbec powstania styczniowego. Warszawa, 1963; «За нашу и вашу свободу!». Герои 1863 года. М., 1964 (в соавторстве)
Революционное движение в русской армии и восстание 1863 г. М., 1964 (в соавторстве)
СССР и Польша: интернациональные связи — история и современность. М., 1977. Т. 1 (в соавторстве)
Исследования по истории народов Центральной и Юго-Восточной Европы XIX в. М., 1980.
Крестьянский вопрос в программе Польского демократического общества (30–40-е годы XIX в.) // Вопросы истории 1948. № 9
Накануне отмены барщины в Галиции (из истории идейно-политической борьбы в польском обществе в 30–40-х годах XIX столетия) // Ученые записки Института славяноведения. 1949. Т. 1 (на польском языке опубликовано в виде монографии)
О периодизации истории Польши // Вопросы истории. 1951. № 11 (в соавторстве)
К вопросу о формировании польской буржуазной нации // Вопросы истории. 1952. № 7
Мицкевич–публицист // Мицкевич Адам. Собрание сочинений. М., 1954. Т. 5
Материалы к истории революционной агитации в Западной Галиции в 1846 г. // Краткие сообщения Института славяноведения. 1955. Вып. 14
Русско-польские революционные связи в дооктябрьский период // Краткие сообщения Института славяноведения. 1961. Вып. 33/34
Тысячелетие Польского государства (национальное торжество и историческая наука) // Вопросы истории. 1966. № 10 (в соавторстве)
Развитие народов Центральной и Юго-Восточной Европы в эпоху перехода от феодализма к капитализму как проблема комплексного сравнительно-исторического изучения // Советское славяноведение. 1972. № 4
«Восстание 1863 года» (об опыте подготовки советско-польского серийного издания документов) // Археографический ежегодник за 1972 г. М., 1974
Формирование наций: место проблемы в совокупности процессов перехода от феодализма к капитализму в странах Центральной и Юго-Восточной Европы // Советское славяноведение. 1975. № 6
Труд В.И. Пичеты «Австрия и польское восстание 1830–1831 гг.» // Славяне в эпоху феодализма: к столетию академика В.И. Пичеты. М., 1978.
Илья Соломонович Миллер // Советское славяноведение. 1978. № 4
Славяноведение в СССР. Биобиблиограф. словарь. New York, 1993
Королюк В.Д. Илья Соломонович Миллер (1918–1978) // Миллер И.С. Исследования по истории народов Центральной и Юго-Восточной Европы…
Миллер Г.И. Список научных трудов И.С. Миллера // Миллер И.С. Исследования по истории народов Центральной и Юго-Восточной Европы…