Alton Glenn Miller urodził się 1 marca 1904 roku w miejscowości Clarinda w stanie Iowa (USA), jako syn Mattie Lou (z domu Cavender) i Lewisa Elmera Millera. Do szkoły podstawowej uczęszczał w North Platte w zachodniej Nebrasce. W 1915 roku rodzina przeprowadziła się do Grand City w stanie Missouri, gdzie Glenn zaczął swoją karierę estradową, grając w miejskiej orkiestrze na puzonie. Instrument kupił za pieniądze zarobione na dojeniu krów. W 1918 roku Millerowie ponownie się przeprowadzili, tym razem do Fort Morgan w stanie Kolorado, gdzie Glen uczęszczał do liceum, a także grał w futbol (jego drużyna wygrała puchar stanowy w 1920 roku).
Po ukończeniu liceum, w 1921 roku, postanowił zostać zawodowym muzykiem. Dwa lata później rozpoczął studia na Uniwersytecie Kolorado, przerwał jednak naukę po pierwszym semestrze i zaczął koncertować z zespołem Boyd Senter z Denver. Rozpoczął też naukę gry u Josepha Schillingera, pod okiem którego skomponował swój pierwszy przebój "Moonlight Serenade". W 1926 roku trafił do zespołu Bena Pollacka w Los Angeles, gdzie grał jako główny puzonista. W 1928 roku wydał swój pierwszy zbiór utworów pod tytułem "Glenn Miller's 125 Jazz Breaks for Trombone". W tym samym roku osiadł w Nowym Jorku i poślubił Helen Burger, swoją koleżankę ze studiów. Koncertował z orkiestrą Reda Nicholsa i rozpoczął karierę na Broadwayu, występując w orkiestrach Benny Goodmana oraz Gena Krupy.
Na przełomie lat dwudziestych i trzydziestych koncertował z wieloma nowojorskimi muzykami i orkiestrami, aż wreszcie, w 1935 roku, zadebiutował w filmie "
The Big Broadcast of 1936” (w reżyserii
Normana Tauroga) jako członek orkiestry Raya Noble’a, wykonując utwór "Why Stars Come Out at Night". W 1937 roku założył swoją własną orkiestrę, w której grał, między innymi, Benny Goodman. Zespół nie odniósł jednak wielkiego sukcesu aż do rozpoczęcia współpracy z wytwórnią RCA Victor, dzięki której Glenn Miller Orchestra trafiła do radia. Występowali w CBS, trzy razy w tygodniu, w okresie od grudnia 1939 do września 1942 roku, popularyzując między innymi przebój "Chattanooga Choo Choo".
W latach 1941-1942 orkiestra wystąpiła w dwóch produkcjach filmowych Twentieth Century Fox: "
Sun Valley Serenade" w reżyserii
H. Bruce Humberstone oraz w "
Orchestra Wives" wyreżyserowanej przez
Archie Mayo. W planach był jeszcze jeden film pod tytułem "Blind Date", ale Glenn Miller, u szczytu swojej popularności, postanowił wstąpić do wojska. Przyjął posadę szefa Reprezentacyjnej Orkiestry Sił Powietrznych USA w stopniu kapitana. W dniu 27 września 1942 roku Glenn Miller Orchestra zagrała swój ostatni koncert w Passaic (New Jersey).
W lecie 1944 roku kompozytor wraz z pięćdziesięcioosobową orkiestrą wyjechał do Anglii, gdzie zagrał ponad 800 koncertów i nagrał serię płyt dla EMI. Nagrania te (również w języku niemieckim) wykorzystywało Office of War Information do podnoszenia morale żołnierzy oraz w celach propagandowych. 15 grudnia 1944 roku Miller wyleciał z Wielkiej Brytanii do Paryża, gdzie miał zaplanować kolejne występy. Jego samolot zaginął podczas lotu nad kanałem La Manche, a powody tego wypadku nie zostały do dzisiaj w pełni wyjaśnione. Osierocił żonę i dwójkę adoptowanych dzieci, Stevena i Jonnie. W lutym 1945 został pośmiertnie odznaczony orderem Brązowej Gwiazdy, a jego orkiestra powróciła do USA.