Tornato in America, nella primavera del 1879 Miller si laureò in chirurgia odontoiatrica al Philadelphia Dental College, in Pennsylvania. Recatosi di nuovo nel 1880 a Berlino, mentre lavorava con il suocero nel suo studio, continuò i suoi studi e si laureò in Medicina, ponendo le sue attenzioni principalmente sulla Microbiologia. Dal 1884 fu nominato docente di Odontoiatria Operativa presso la locale Università, un onore raramente conferito a uno straniero e mai prima d'ora a un dentista, e nel 1885, dopo che ottenne la licenza per poter esercitare, divenne esaminatore di Stato per l'odontoiatria a Berlino. La sua elevazione a queste ambite posizioni suscitò all'inizio molta opposizione da parte dei dentisti tedeschi, alcuni dei quali hanno ripetutamente richiesto al ministro dell'Istruzione di dare gli uffici ai tedeschi. Questa opposizione fu presto superata, e Miller fu riconosciuto ovunque come una delle principali autorità odontoiatriche e batteriologhe del suo tempo. Nel 1887 Miller conseguì il Dottorato di ricerca alla Facoltà di Medicina di Berlino con la tesi "Funghi patogeni della bocca". Come dentista non era secondo a nessuno a Berlino, l'imperatrice Augusta e altri membri della famiglia imperiale furono inclusi tra i suoi numerosi e illustri pazienti, mentre nel 1906 l'imperatore, in una lettera personale, lo nominò "consigliere medico privato". Fu presidente dell'Associazione Dentale Nazionale Tedesca, dell'Associazione delle Facoltà Dentali di quella nazione, dell'American Dental Society of Europe e della World Dental Federation. Fu anche membro onorario di una quarantina di associazioni odontoiatriche in America e all'estero. 