Wentworth Miller est né le 2 juin 1972 à Chipping Norton, en Angleterre. De par ses parents, il a beaucoup d'origines dont "Africain, Américain, Jamaïcain, Anglais, Allemand, Français, Syrien et Libanais". Mais c'est aux Etats-Unies qu'il grandit, plus éxactement dans le quartier new-yorkais de Brooklyn ou son père est assistant du procureur et sa mère enseignante spécialisée. Ensuite sa famille s'installe à Sewickeley en Pennsylvanie.Son prénom provient de Captain Frederick Wentworth, un personnage du roman Persuasion de Jane Austen. Son père et son grand-père paternel se prénomment également Wentworth.

Il a deux soeurs plus jeunes que lui:Gillian et Leigh

Diplomé en littérature de la prestigieuse université de Princeton, il est également passioné de musique et pendant ses années universitaires il voyage à travers le monde pour chanter à cappella avec son groupe "The Princeton Tigertones". 

Après avoir eu son diplôme, il part à Los Angeles pour poursuivre sa carrière dans le milieu du spectacle. Il a tout de même hésité un peu mais a finalement décidé que c'était la bonne voie. Il fait différent petits boulots derrière la caméra pour découvrir le milieu du cinéma avant de se présenter à des castings. Wentworth Miller explique : "Je suis donc parti travailler à Los Angeles pour une compagnie qui développait des téléfilms. En fait mon job consistait principalement à faire des photocopies et aller chercher des sandwiches pour mon patron". Il travaillait également dans "des agences, des sociétés de management, des chaines de télé, des compagnies de production".

Quelques années plus tard, il réussit à décrocher des rôles de guest star dans des séries comme "Buffy contre les vampires" ou "Popular"  et même dans "Urgences" avant de décrocher son premier grand rôle dans la mini-série "Dinotopia" en 2002. Récemment, Wentworth est apparru dans deux clips de Mariah Carey, "It's Like That" et "We Belong Together", dont le réalisateur n'était autre que...Brett Ratner, producteur de "Prison Break".Par ailleurs Wentworth a achevé son premier script qu'il décrit comme "Une histoire d'amour avec un soupçon d'Hitchcock, un croisement entre le Beau-père, l'Ombre d'un doute et la mythologie de Dracula".