Se dice que la eficacia de un motor Otto de ciclo convencional de cuatro tiempos obedece a la relación de expansión de los gases, o sea, a la diferencia entre la relación de compresión antes y después de la combustión. La compresión se encuentra limitada por la presencia de la detonación, por lo cual en los motores sobrealimentados se reduce. El motor Miller posibilita incrementar altas relaciones de compresión en combinación con un compresor mecánico, logrando una relación de expansión favorable al emplear un intercooler y variar los momentos de apertura y cierre de las válvulas de escape (lo cual es la diferencia fundamental); y es que en vez de tener retraso en el cierre de admisión, se presenta un adelanto, lo cual hace que la temperatura de los gases baje al sufrir una expansión; esto impide que se dé una combustión prematura, como ocurriría en un motor convencional con alta compresión.
Entonces, el motor de ciclo Miller se encarga de disminuir la compresión real final y la temperatura en la cámara previa a la explosión, aunque conservando una alta relación de expansión.
La marca Mazda realizó una variante de este motor llamada M-Miller, donde la válvula de admisión se cierra cuando el pistón ya se encuentra subiendo en su etapa de compresión.