Millar ottenne i primi successi in carriera al Tour de France, aggiudicandosi una vittoria di tappa nel 1983 e nell'edizione successiva. Nella grande boucle del 1984 terminò al quarto posto nella classifica generale e colse il successo nella classifica scalatori, migliori risultati ottenuti da un ciclista britannico fino a quell'edizione e primati che sarebbero stati battuti soltanto nel 2012, anno in cui Bradley Wiggins e Chris Froome, connazionali di Millar, salirono sui primi due gradini del podio del Tour. Successivamente ottenne anche il miglior piazzamento per un ciclista britannico al Giro d'Italia, piazzandosi al secondo posto nell'edizione del 1987 e vincendo anche in quel caso la classifica degli scalatori.
Al termine della carriera agonistica, dal 2003 non si sentì più parlare di Millar fino al 2007, quando un tabloid britannico lo scovò nel Dorset, dove viveva con la sua compagna Linda Purr, dopo aver cambiato sesso e facendosi chiamare Philippa York.[1][2] Dal 2010 tiene un editoriale sul sito web di informazione ciclistica Cyclingnews.com, commentando i risultati delle varie competizioni a due ruote.