Мариса Ли Бертетта родилась 6 августа 1978 года в городе Санта-Круз, штат Калифорния, США. У неё есть две сестры. Мариса училась в средних школах Эптос Хай и Монте Виста.

В начале своей карьеры её заметили итальянские агенты и предложили выступить в качестве модели. Три года девушка вместе с мамой прожила в Италии. В 19 лет она впервые появилась в журнале Perfect 10.

После знакомства с известным фотографом Марио Тестино она стала ангелом Victoria's Secret и начала появляться в таких журналах, как Vogue, Sports Illustrated, GQ, Cosmo и других. В 2008 году журнал Maxim поставил её на первое место в списке «100 самых сексуальных женщин», в 2010 году возглавила список «Самые сексуальные женщины в мире» журнала FHM по итогам глобального опроса. Её карьеру называли «возвращение великой американской супер-модели».

Мариса также работала с компанией Harley Davidson, для которой являлась первой представительницей в истории компании, и была пресс-секретарём для Национальной Футбольной Лиги. На её счету сотрудничество с марками Tommy Hilfiger, Guess, True religions jeans и другими. Помимо этого, Миллер является послом Amercian Cancer Society и Объединённой организации помощи вооружённым силам Америки.

Мариса принимала участие в качестве жюри в телепередачах «Топ-модель по-американски» и «В поисках роскошного мужчины-модели» (Manhunt: The Search for America's Most Gorgeous Male Model). В 2004 году снялась в клипе «Spin You Around» группы Puddle of Mudd. Сыграла небольшую роль в популярном комедийном сериале «Как я встретил вашу маму».

В 2013 году Мариса сыграла в комедийном экшене «Призрачный патруль». Её партнерами по площадке стали Райан Рейнольдс, Кевин Бейкон и Джефф Бриджес. В фильме ей досталась одна из главных женских ролей — она играет земное воплощение героя Джеффа Бриджеса.

Мариса Миллер дважды была замужем.

Первый супруг — Джим Миллер, промоутер сёрфинг-конкурса и спасатель. Были женаты в 2000—2002 годах.

Второй супруг — Гриффин Гесс (англ.)русск. (род. 1979), музыкальный продюсер. Женаты с 15 апреля 2006 года. В этом браке Миллер родила своего первенца — сына Гэйвина Ли Гесса (род. 13 декабря 2012).

Во время беременности Мариса снялась обнажённой для журнала Allure.