Миллз был выбран на драфте НБА в 2009 году. За свою карьеру он играл за «Портленд Трэйл Блэйзерс», «Сан-Антонио Спёрс», «Бруклин Нетс», «Атланта Хокс», «Майами Хит» и «Юта Джаз».

Самый успешный период для австралийца был в «Сан-Антонио». Там он стал ключевым игроком команды Грега Поповича и выиграл чемпионат НБА в 2014 году.

Переход в АСВЕЛ позволит Миллзу снова играть с Тони Паркером, который сейчас является главным тренером команды. Они вместе провели несколько сезонов в «Сан-Антонио Спёрс» и помогли клубу стать чемпионами.

В марте этого года Миллз присоединился к испанскому «Тенерифе».