Né en 1987 à Downingtown, Pennsylvanie, Miles Teller a deux soeurs ainées et passe son enfance à déménager de ville en ville à cause de la profession de son père, ingénieur nucléaire. Saxophoniste, il sait aussi jouer de la batterie et dirigeait un club de théâtre lorsqu'il était au lycée dans le New Jersey.

Diplômé de la Tisch School de New York, il obtient un premier rôle dans le drame Rabbit Hole (2010), de John Cameron Mitchell, qui lui permet de joueur avec Nicole Kidman et Aaron Eckhart. Après avoir joué dans Footlose, de Craig Brewer et Project X de Nima Nourizadeh, en 2011 et 2012, il est remarqué dans son duo avec Shailene Woodley dans The Spectacular Now (2013) de James Ponsoldt. La production, la critique et le public sont subjugués, il enchaîne dès lors les films.

Miles Teller est déjà à l'affiche de pas moins de cinq films en 2014, dont les très attendus Divergent, de Neil Burger, où il retrouve la jeune Woodley, et Whiplash de Damien Chazelle. Il est également annoncé dans Insurgent, le second volet de l'adaptation du roman de Veronica Roth, et dans le reboot des Quatre Fantastiques où il tiendra le rôle de Monsieur Fantastique en personne.