Nữ diễn 30 tuổi và chàng ngư‌ời tìn‌h kém 4 tuổi đã hẹn hò gần một năm. Một nguồn tin tiết lộ trên trang Us, cặp đôi đang mong chờ em bé chào đời trong năm nay: "Bạn bè của họ đều không ngạc nhiên với tin này. Hai người rất hợp với nhau. Cặp đôi vừa trải qua kỳ nghỉ lễ ở Paris, Pháp. Họ đã chia sẻ tin vui với người thân trước khi đi nghỉ".

Đại diện của Miller không xác nhận hay bác bỏ thông tin này mà trả lời khéo: "Chúng tôi không bao giờ đề cập tới chuyện đời tư của khách hàng".

Tom Sturridge, 26 tuổi, là diễn viên người Anh, từng nổi tiếng với phim Being Julia. Anh được bạn bè của Miller ca ngợi là "một chàng trai trẻ trung nhưng rất chín chắn và tốt tính". chu‌yện tìn‌h của Tom và Miller nhận được sự ủng hộ của mọi người. Dù yêu nhau rất mặn nồng và sắp đón chào "quả ngọt tình yêu" nhưng cặp đôi vẫn chưa tính đến chuyện cưới xin.

Miller từng có cuộc tình tốn nhiều giấy mực báo giới với tài tử đào hoa Jude Law. Cặp sao yêu nhau từ năm 2003 cho đến tháng 3/2011 mới chấm dứt nhưng trong suốt 7 năm đó, hai người nhiều lần hợp tan. Nguyên nhân được cho là vì Jude Law quá trăng hoa, phong tình. Trong thời gian yêu Sienna, nam diễn viên thú nhận đã lên giường với cô giữ trẻ của gia đình vào năm 2006.