Ses début en photographies furent plutôt modestes : elle a été modèle pour de grands photographes après avoir été longtemps celui de son père, photographe amateur, pour des centaines d'études de nu. Dès 1925 elle est mannequin vedette chez Vogue et pose pour Edward Steichen ou George Hoyningen-Huene.En 1929 elle quitta l'Amérique pour Paris et y fit la connaissance de Man Ray avec qui elle vécut et travailla pendant quelques temps, s'affranchissant progressivement et avec succès de son influence pour créer une œuvre personnelle. Elle était connue comme portraitiste et photographe de mode, mais produisit également une œuvre surréaliste personnelle. Elle fréquente les milieux artistiques d'avant-garde de l'époque et est ainsi amenée à interpréter le rôle de la statue dans le film de Jean Cocteau Le Sang d'un poète.
Elle revint à New York en 1932 et y établit un studio qui rencontra rapidement le succès. Deux ans plus tard, elle épousa Aziz Eloui Bey, un riche homme d'affaires égyptien, avec qui elle s'installe au Caire. Elle réalise alors de remarquables images dans le désert ou sur les sites archéologiques.
<o:p> </o:p>Lors d'un voyage à Paris en 1937, elle fait la connaissance de Roland Penrose, écrivain et poète surréaliste anglais, qui deviendra plus tard son second mari. Elle fait alors plusieurs aller-retours entre Londres et Le Caire, entre Penrose et Eloui Bey, pour finalement quitter ce dernier. Durant le Blitz de Londres, elle quitte l'Angleterre pour New York et s'y installe à nouveau comme photographe de mode, principalement pour Vogue.
En 1944, elle est la seule femme à obtenir une accréditation de correspondante de guerre auprès de l'armée des États-Unis. En équipe avec David Sherman, elle suit les troupes depuis leur débarquement et pendant toute leur progression à travers la France, l'Allemagne, l'Autriche et la Hongrie. Elle ramènera de remarquable témoignages de la vie quotidienne des G.I.s et des civils des régions traversées, comme de la libération de Paris et de la découverte des camps de concentration.
Sa période de correspondante de guerre sera la plus riche sur le plan photographique. Ses photographies, des bombardements sur Londres à la libération de la France, de l'Allemagne exsangue aux camps de concentration ou de la vie en Hongrie et en Autriche après les combats, oscillent entre témoignages poignants de la misère humaine et vision surréalisante et poétique d'un inattendu quotidien. Elles font montre d'une grande sensibilité, sans mièvrerie aucune, tout autant que d'attention à la qualité de témoignage de la photographie de guerre ; parfois dramatiques ou simplement objectives, elles sont toujours la preuve de la qualité du regard de Lee Miller qui, même dans les moments les plus intenses, réussit à composer des images d'une réelle valeur esthétique.
Après la guerre, elle travaille à nouveau pour Vogue, épouse enfin Roland Penrose en 1947, puis abandonne toute activité photographique vers 1948. Elle meurt en 1977.
<o:p> </o:p>Son fils Anthony Penrose lui a consacré plusieurs livres et a fait beaucoup pour la redécouverte de son œuvre.
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