Dzięki temu część zassanego ładunku wraca z powrotem do kanału dolotowego, a proces sprężania wymaga od jednostki napędowej mniejszej pracy. W efekcie stopień sprężania jest mniejszy niż stopień rozprężania po zapłonie.
Obrazowo rzecz ujmując, tłok spręża ładunek jak w silniku o mniejszej pojemności, a rozprężanie (suw pracy) odbywa się jak w silniku dużo większym, potężniejszym (w teorii lepsza efektywność).
Dłuższe otwarcie zaworu uzyskuje się przez specjalne ukształtowanie krzywki wałka rozrządu. W samochodach osobowych cykl Millera stosowała Mazda, ale zalety tak pracującej jednostki napędowej okazały się raczej teoretyczne.
Ponieważ w układzie dolotowym, do którego cofa się część zasysanego powietrza, nie ma koniecznego w silnikach benzynowych podciśnienia, w takich motorach trzeba zastosować doładowanie mechaniczne.
Aby zwiększyć sprawność jednostek napędowych tego typu, Mazda stosowała także zmienne fazy rozrządu, dzięki czemu w zależności od obciążenia jednostki napędowej pracowała ona albo w cyklu Millera, albo w normalnym, typowym cyklu czterosuwowym.