Frank Miller est né en 1957 à Olney, dans le Maryland (Etats-Unis).
Il entame sa carrière en 1978 chez l'éditeur Gold Key. Dès l'année suivante, il passe chez Marvel Comics, où il commence à travailler sur des aventures de super-héros secondaires, avant de reprendre le personnage de Daredevil popularisé par Gene Colan. Puis il illustre les scénarios de Roger MacKenzie, et en devient rapidement le scénariste en 1980 - un privilège rare chez cet éditeur.
Il créera à cette occasion Elektra, la tueuse ninja. Il abandonne cette série en 1982 pour dessiner une mini-série de Wolverine, mais la reprendre plusieurs fois au fil de sa carrière, avec David Mazuchelli en 1985, puis John Romita Jr et Al Williamson pour The man without fear en 1993 - 1994.
En 1983-1984, DC Comics lui laisse carte blanche pour créer sa propre mini-série de science-fiction Ronin. Il en dessine et scénarise les 6 fascicules. En 1986, toujours pour cet éditeur, il écrit et dessine le mythique The dark night returns, qui met en scène un Batman vieillissant et aux abois, et qui sera salué par la critique comme l'un des chefs-d'oeuvre de la bande dessinée des années 80. Il est désormais consacré comme l'un des plus grands auteurs contemporains.
Il multiplie les travaux comme scénariste : Batman year one, qui raconte la génèse du personnage, Elektra Assassin en 1986-1987 et Daredevil : love and war en 1986, un "Graphic novel". En 1990-91, il écrit Give me liberty, premier volet des aventures de Martha Washington, pour Dave Gibbons, et Hard Boiled pour Geof Darrow, et réalise seul Elektra lives again.
En 1992, il commence en tant qu'auteur complet de la série policière Sin City, un polar en noir et blanc de plus de 200 pages qui se place à part dans la production américaine. En 1993-94, il écrit les scénarios de Martha Washington Goes to war pour Dave Gibbons, The big guy et Rusty, The boy robot, pour Geof Darrow. Il signe parallèlement deux nouveaux opus de la saga Sin city - J'ai tué pour elle et Le grand carnage - ainsi que plusieurs épisodes Spawn pour Todd McFarlane.
En 1996, parait le quatrième volume de Sin City, cet enfant de salaud, ainsi que Martha Washington Stranded in Space puis Martha Washington sauve le monde, avec Dave Gibbons. En 1997, est édité Bad Boy, dessiné par Simon Bisley et Valeurs familiales, le cinquième Sin City.
Le premier recueil des histoires courtes de Sin City, des filles et des flingues parait en France en mars 1999. En 1998, Frank Miller dessine également un long péplum mis en couleur par Lynn Varley : 300. En 2000, il dessine le septième tome de Sin City, l'enfer en retour. En 2002, il a retrouvé Batman pour une mini-série, Dark Knight : la Relève. Il a écrit pour le cinéma les scénarios de Robocop 2 de Irvin Kershner er Robocop 3 de Fred Dekker.
Il a repris le personnage pour le scénario de la bande dessinée Robocop versus Terminator, illustré par Walt Simonson et publié en 1992. En 2005 sort sur nos écrans Sin City qu'il réalise avec Robert Rodriguez. Il revient au cinéma 3 ans plus tard en réalisant The Spirit.
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