Wentworth Earl Miller III est né le 2 Juin 1972, en Angleterre car son père y faisait ses études, mais c'est aux États-Unis qu'il grandit, plus exactement dans le quartier new-yorkais de Brooklyn. Ensuite, sa famille s'installe à Sewickley en Pennsylvanie.

Wentworth Miller a de multiples origines : « Ma mère blanche est à la fois d'origine russe et libanaise. L'une de mes tantes m'a raconté que nous serions reliés à un pirate français, le capitaine Coquet... Mon père noir lui, a du sang anglais, allemand, jamaïcain, noir américain et même indien peau-rouge. Il a aussi une arrière grand-mère malienne-réunionaise ». C'est l'une des raisons pour lesquelles il a étudié le français à l'université. Dans une autre interview, Miller précise également: « My father is black and my mother is white. Therefore, I could answer to either which kind of makes me a racial Lone Ranger, at times, caught between two communities. » (« Mon père est noir et ma mère est blanche. Ça fait de moi une sorte de cavalier solitaire des races, coincé entre deux cultures. »)