Issu du dirt track, Jack Miller débute les courses de vitesse à l’âge de 13 ans. Sacré Champion d’Australie en 125cc pour sa deuxième année, lequel participe ensuite à quelques manches de mondial en 2011. Recruté par Carreta Technology, l’Australien y passera deux saisons complètes avant de rejoindre le team Red Bull KTM Ajo en 2014. Opposé à Álex Márquez lors de la finale, Jack Miller manque le titre de peu, ce qui ne l’empêchera pas d’accéder directement au MotoGP™, où il connaît une arrivée mouvementée.

Début 2016, ce dernier se casse ensuite une jambe mais réagit avec brio en remportant le GP des Pays-Bas et en signant quatre autres Tops 10. En 2017, il figure à neuf reprises parmi les dix premiers, malgré une blessure qui lui fera manquer le GP du Japon. En cours de saison, Octo Pramac Racing annonce par ailleurs sa titularisation pour 2018. Après une adaptation prometteuse, marquée notamment par cette toute première pole en Argentine, il connaît néanmoins une légère baisse de régime, si bien qu’il fera moins bien au classement général. Ducati décide alors de lui confier une GP19 et la différence se fait immédiatement sentir, puisqu’elle le propulse à cinq reprises sur le podium. Il en inscrira quatre autres en 2020. Promu au sein du team officiel, le natif de Townsville maintiendra cette dynamique, tout en brillant à deux reprises en Andalousie puis en France ; ce qui ne lui était encore jamais arrivé sur le sec. Le n°43 terminera l’année au quatrième rang.

Sa campagne 2022 sera relativement similaire à celle de 2021, à la différence qu’il s’illustrera juste une seule fois, au Japon. En 2023, un nouveau défi l’attend chez Red Bull KTM Factory Racing, où il connaît une première campagne décevante. Malgré d'excellents départs, l'Australien ne parvient jamais à concrétiser et ne se hisse sur le podium qu'une fois, à l'occasion du GP d'Espagne. 11e du classement général, le n°43 espère progresser sur la RC16 en 2024 mais termine l'année au 14e rang avec seulement deux top 5 à son actif. Proche de la sortie, l'Australien trouve finalement un point de chute dans le team Pramac, qui quitte Ducati pour Yamaha en 2025. Pour sa première année sur la M1, il s'offre un top 5 à Austin et termine à la 17e place du général.