La sua pausa teatrale a Broadway arrivò nel 1985 quando fu scelta come protagonista (al fianco di Matthew Broderick) nella commedia Biloxi Blues di Neil Simon. (Ha anche recitato con Broderick nella versione cinematografica del 1988 di quella commedia).Ha interpretato un ruolo in un episodio (“Death and the Lady”) della serie televisiva Miami Vice (andata in onda il 16 ottobre 1987), e ha accettato diversi altri piccoli ruoli in film e televisione. Tornò poi a Broadway in un revival della nostra città; la sua interpretazione di Emily le valse una nomination al Tony Award. È poi apparsa come Pee-wee Herman (Paul Reubens) fidanzata, Winnie Johnston, nel 1988 rilascio di Big Top Pee-wee. Ha svolto un ruolo di supporto nel 1989 di “Dead Bang”, un thriller poliziesco con protagonista Don Johnson.
Nel 1990, ha interpretato Paula in Awakenings, con Robert De Niro e Robin Williams. È apparsa anche nei film del 1990 Downtown, con Anthony Edwards e Forest Whitaker, e Kindergarten Cop, al fianco di Arnold Schwarzenegger, interpretando un insegnante, nascondendosi con suo figlio Dominic dal marito criminale spacciatore Cullen Crisp (Richard Tyson).Successivamente è apparsa in una serie di altri film teatrali, in particolare come Edna Purviance in Chaplin e con Tim Daly come Margaret “Maggie” Harwood nel film di Peter Yates Anno della cometa, sia nel 1992, e l’anno successivo è apparsa come l’interesse amoroso del personaggio di Al Pacino in Carlito’s Way.
Miller ha interpretato la figlia del personaggio interpretato da Marlon Brando in The Freshman del 1990, di nuovo al fianco di Matthew Broderick, e come avvocato e figliastra del personaggio interpretato da Gregory Peck in Other People’s Money del 1991. È apparsa come Margo Lane in The Shadow con Alec Baldwin, così come nel film Miles from Home diretto da Gary Sinise.Ha avuto il ruolo principale nella creatura big-budget caratteristica The Relic (1997) come Dr. Margo Green. Nel 1998, ha interpretato Barbara Henry in Ruby Bridges un film per la televisione realizzato dalla Disney company, su Ruby Bridges, la prima studentessa nera a frequentare una scuola elementare tutta bianca a New Orleans. Nel 2000, ha interpretato la scandalosa insegnante Mary Kay Letourneau nella versione TELEVISIVA di una storia vera, All-American Girl: The Mary Kay Letourneau Story.
Nel 2002, Miller ha recitato nel film Dead in a Heartbeat e in un episodio in due parti di A&serie A Nero Wolfe Mystery. Il suo film del 2005 Funny Money è stato votato il miglior film del Sarasota Film Festival. È apparsa nella serie Fox Vanished per sei episodi, interpretando l’ex moglie di un senatore degli Stati Uniti la cui moglie è misteriosamente scomparsa. La sua commedia del 2007 Blonde Ambition co-interpretato da Jessica Simpson e Luke Wilson, che è considerato un brillante& film di culto per la sua scrittura e per i numerosi riferimenti che ha. Ha guest-star come Fran su Desperate Housewives.Miller è apparso nel film horror The Messengers, co-interpretato da Dylan McDermott e Kristen Stewart. Il film è stato prodotto dalla casa di produzione del regista Sam Raimi, Ghost House Pictures.In 2011, ha interpretato Doris, la moglie del protagonista George Valentin (Jean Dujardin), nel film Premio Oscar The Artist.
Dopo un ruolo ricorrente nella serie ABC soap Mistresses, Miller è stato lanciato nel 2015 come un regolare nella prima stagione della serie drammatica ABC American Crime.
Nell’ottobre 2020, Miller è stato scelto come First Lady Nancy Reagan in Reagan, un film biografico del 2022 basato sulla vita del presidente Ronald Reagan.