Urodził się w 3 lipca 1946 r. w Żyrardowie.
W latach 1963-70 pracował jako robotnik w Zakładach Przemysłu Lniarskiego w Żyrardowie.
W 1969 r. wstąpił do PZPR. W następnych latach działał w aparacie Związku Młodzieży Socjalistycznej (ZMS) oraz w aparacie partyjnym.
W 1977 r. ukończył Wyższą Szkołę Nauk Społecznych przy Komitecie Centralnym PZPR.
Leszek Miller w Komitecie Centralnym
Po studiach rozpoczął pracę w KC. W latach 1982-86 zajmował stanowisko kierownika Wydziału ds. Młodzieży, Kultury Fizycznej i Turystyki KC PZPR.
W lipcu 1986 został I sekretarzem Komitetu Wojewódzkiego PZPR w Skierniewicach. Funkcję tę pełnił do lutego 1989 r.
W okresie pracy w Skierniewicach został zauważony przez kierownictwo partii i ściągnięty do centrali. W grudniu 1988 r. został sekretarzem KC.
W styczniu 1989 r. ogłosił, że na dyskusję do gmachu KC mogą przyjść nie tylko przedstawiciele oficjalnych organizacji młodzieżowych, ale również zwykli młodzi ludzie „z ulicy". Z tego „zaproszenia" skorzystała delegacja nielegalnego wtedy NZS Uniwersytetu Warszawskiego. Spotkanie to zostało pokazane w TVP i wywołało sprzeczne reakcje. Niektórzy działacze PZPR mieli mu za złe, że za jego przyczyną w gmachu KC padły słowa nigdy tu wcześniej nie słyszane - o PZPR jako partii totalitarnej, potrzebie wolnych wyborów itd.
Leszek Miller przy okrągłym stole
Od lutego do kwietnia 1989 r. uczestniczył w obradach Okrągłego Stołu, współprzewodnicząc podzespołowi ds. młodzieży.
W lipcu 1989 r., gdy Mieczysław Rakowski zastąpił gen. Wojciecha Jaruzelskiego na stanowisku I sekretarza KC PZPR, Leszek Miller został członkiem Biura Politycznego KC.
Po rozwiązaniu PZPR styczniu 1990 r. i powstaniu Socjaldemokracji RP, objął w nowej partii funkcję sekretarza generalnego.
W październiku 1991 r. został wybrany posłem na Sejm I kadencji z list Sojuszu Lewicy Demokratycznej - koalicja utworzonej przez SdRP i mniejsze ugrupowania.
Na II Kongresie SdRP w marcu 1993 r. przestał być sekretarzem generalnym i został wybrany na wiceprzewodniczącego Socjaldemokracji RP.
Leszek Miller w SLD
Po zwycięskich dla SLD wyborach we wrześniu 1993 r. znowu został posłem, a w październiku tego samego roku wszedł do tworzonego przez Waldemara Pawlaka rządu koalicji SLD-PSL. Objął w nim resort pracy i polityki socjalnej.
Zachował tekę ministra pracy również w powstałym w marcu 1995 r. gabinecie Józefa Oleksego.
W utworzonym w lutym 1996 r. rządzie Włodzimierza Cimoszewicza został ministrem-szefem Urzędu Rady Ministrów. Jego znaczenie w rządzie jeszcze wzrosło, gdy w ramach przeprowadzonej na przełomie lat 1996 i 1997 reformy struktury gabinetu stanął na czele nowo utworzonego Ministerstwa Spraw Wewnętrznych i Administracji.
Po wyborach w 1997 r. został szefem Klubu Parlamentarnego SLD, a w grudniu - przewodniczącym SdRP.
Wkrótce zaczął forsować pomysł przekształcenia SLD w jedną partię, co nastąpiło w czerwcu 1999. Został tymczasowym przewodniczącym Sojuszu Lewicy Demokratycznej. I kongres SLD w grudniu tego samego roku potwierdził jego przywództwo.
Jako lider opozycji w Sejmie III kadencji dał się wielokrotnie poznać rządzącej koalicji jako jej zaprzysięgły krytyk.
4 października 2001r., po wygranych przez koalicję SLD-UP wyborach parlamentarnych, prezydent Aleksander Kwaśniewski desygnował go na premiera.
Jako premier 13 grudnia 2002 r. na szczycie w Kopenhadze po dramatycznych i wielogodzinnych rokowaniach zakończył w imieniu rządu polskiego negocjacje z Unią.
16 kwietnia 2003 r. w Atenach wraz z ministrem spraw zagranicznych Włodzimierzem Cimoszewiczem podpisał Traktat Akcesyjny wprowadzający Polskę do Unii Europejskiej.
4 grudnia 2003 r. w wyniku katastrofy rządowego śmigłowca Mi-8 doznał poważnych obrażeń.
W lutym 2004 r. zrezygnował z przewodniczenia SLD.
26 marca tego roku, po utworzeniu przez marszałka Sejmu Marka Borowskiego rozłamowej partii - Socjaldemokracji Polskiej, podjął decyzję o ustąpieniu z urzędu premiera od 2 maja 2004 r., czyli w dzień po wejściu Polski do Unii Europejskiej.
Podczas wyborów w 2005 r. nie został wpisany na listę wyborczą SLD do Sejmu. Otrzymał jedynie propozycję startu do Senatu, której jednak nie przyjął.
15 września 2007 r. złożył rezygnację z członkostwa w SLD.
We wrześniu 2007 r. na wspólnej konferencji prasowej z udziałem Andrzeja Leppera, ogłosił, że w wyborach parlamentarnych wystartuje z I miejsca na liście Samoobrony w Łodzi.
Udział w wyborach był jednak dla Leszka Millera kompletnie nieudany. Samoobrona RP nie przekroczyła progu wyborczego i nie weszła do Sejmu.