Miller werd bekend door zijn onderzoek naar de oorsprong van het leven, vooral het Miller-Urey-experiment (1953) dat aantoonde dat organische verbindingen kunnen ontstaan door eenvoudige fysische processen uit simpele anorganische chemische bouwstenen. Het experiment bootste de omstandigheden na die, zo men aannam, op de jonge aarde heersten.

Aanvankelijk werd dit experiment met veel enthousiasme onthaald. Er ontstonden in dat experiment een aantal aminozuren die we in levende wezens terugvinden. Waar echter meestal niet wordt over gesproken, is dat er ook een aantal giftige producten zijn teruggevonden en dat de aminozuren ook in hun gespiegelde vorm voorkwamen - iets wat in de natuur nooit gebeurt omdat deze gewoon niet compatibel zijn met het leven.

Voor Miller was dit zijn doctoraatsstudie en door het toenmalige enthousiasme kreeg hij veel steun en kon hij zijn hele leven voortwerken aan dit project. Spijtig genoeg moest hij bij zijn op - ruststelling toegeven dat hij eigenlijk geen stap verder was geraakt. We zijn nu 70 jaar na zijn opzienbarende proef en de toestand is nog steeds hetzelfde.
Dat is natuurlijk niet verwonderlijk want zelfs de simpelste levende cel is wel heel wat complexer dan wat aminozuren in een giftige omgeving. Sommige geleerden vergelijken de complexiteit van een eencellig wezen met de stad New York.