Philippe Millet effectue ses études à l’Université Claude Bernard de Lyon où il obtient un doctorat ès sciences (génie biologique et médical) en 1994. Après un bref passage dans le secteur privé, où il travaille dans le domaine de l’imagerie nucléaire, il arrive à Genève en 1997 et rejoint l’unité de neuroimagerie psychiatrique des HUG en tant que biophysicien. Il est en outre responsable, depuis 2021, du laboratoire d’imagerie translationnelle en neurosciences psychiatriques. Ses travaux de recherche portent essentiellement sur des aspects méthodologiques en imagerie nucléaire appliquée à la neurotransmission cérébrale. Il développe notamment des approches quantitatives de l’imagerie PET et SPECT dans l'étude de différents systèmes de neurotransmission cérébrale et de la neuroinflammation. Il étudie aussi la neuroinflammation en relation avec les dépôts amyloïdes et les altérations comportementales et cognitives dans la maladie d'Alzheimer.

Sur le plan de l’enseignement, il est responsable du module pré-gradué « Imagerie PET et IRM en neurosciences”. Privat-docent de la Faculté de médecine de l’UNIGE en 2009, il est nommé professeur assistant au Département de psychiatrie en 2016, puis titularisé à la fonction de professeur associé en octobre 2022.