Levi Miller apparait dès son plus jeune âge dans des publicités australiennes. Entre deux courts-métrages, il participe à son premier long-métrage, la comédie A Heartbeat Away, en 2011. Mais c'est en 2014 que les choses changent brutalement pour lui. Choisi parmi des milliers d’enfants à travers le monde, le voici propulsé en haut de l’affiche dans le rôle du célèbre Peter Pan sous la direction de Joe Wright. Il affronte Hugh Jackman dans cette superproduction de 200 millions de dollars. Par ailleurs, Levi Miller est attendu au casting de la série télévisée Supergirl, quatre ans après son apparition dans une autre série : Terra Nova.