Incantevoli occhi celesti e dolce sorriso da eterna bimba, l'attrice Allison Miller nasce a Roma il 2 settembre 1985 da genitori americani, momentaneamente in Italia per seguire la carriera del padre nel giornalismo. John Winn Miller è stato, infatti, editore del quotidiano "The Olympian". Durante l'infanzia e l'adolescenza, la piccola Allison si trasferisce spesso insieme alla sua famiglia, crescendo a Lexington, nel Kentucky, e a Tallahassee, in Florida, dove studia danza, pianoforte, recitazione e canto. Diplomatasi alla Maclay School di Tallahassee, frequenta l'Università di Gainesville, in Florida, per alcuni semestri. Ma Allison non ha lo studio tra le sue priorità. Il suo sogno è la recitazione e per inseguirlo si trasferisce a Los Angeles nel 2006.

Tra televisione e cinema
Mezzosoprano in grado di suonare il pianoforte e la chitarra, Allison dà avvio alla sua carriera di attrice nella compagnia del Young Actor's Theatre di Tallahassee, apparendo nel ruolo di Nora in "Brighton Beach Memoirs". Nel 2004 è una delle otto finaliste in lizza per interpretare Laurie nel reality show "In Search of the New Partridge Family". Giunta nella terra di Hollywood, debutta con piccoli ruoli nelle serie tv, come General Hospital (2006), Cold Case (2006), CSI:NY (2006), Desperate Housewives (2006), Boston Legal (2007-2008). Nel 2007 esordisce sul grande schermo con una piccola parte nel thriller Take di Charles Oliver. Ma la svolta per la sua carriera arriva nel 2008, quando viene selezionata per il ruolo della principessa Michelle Benjamin nella serie televisiva Kings della NBC, apprezzata dalla critica, che si ispira alle vicende bibliche di Davide. Il protagonista David si innamora della figlia di Re Silas, il personaggio interpretato dalla Miller. Complice il suo aspetto da ragazzina, l'attrice viene scelta anche per i ruoli da teenager. Viene, infatti, ingaggiata al cinema per la parte di Scarlett, la ragazza più bella della scuola, nonché la fidanzata del protagonista interpretato da Zac Efron, nel teen movie 17 Again - Ritorno al liceo (2009) di Burr Steers, in cui a un uomo insoddisfatto viene offerta la possibilità di rivivere la sua adolescenza per aggiustare un destino da perdente. La Miller incarna poi Alice McKee nella versione live action dell'anime horror d'azione Blood: The Last Vampire (2009) di Chris Nahon. Nel 2011 ottiene la parte di Skye in Terra Nova, serie televisiva di fantascienza prodotta da Steven Spielberg, ambientata nell'anno 2149 in un mondo che sta morendo a causa dell'eccessivo sovrappopolamento, dell'industrializzazione e dell'inquinamento. La serie non viene rinnovata per la seconda stagione, ma la Miller trova subito un rimpiazzo: viene scelta per incarnare Carrie nella serie tv Go On (2012-2013). Qui interpreta l'assistente personale del protagonista Ryan King, un giornalista sportivo che, dopo aver perso la moglie in un incidente stradale, viene obbligato dal suo capo a unirsi a un gruppo di terapia per elaborare il lutto. Nel 2014 l'attrice torna al cinema come coprotagonista dell'horror La stirpe del male di Tyler Gillett e Matt Bettinelli-Olpin. Girato in stile found footage, il film racconta le inquietanti vicende di una coppia che scopre di aspettare un figlio dopo la luna di miele, ma ben presto la gravidanza si trasforma in un incubo sinistro.