Cynthia Millar estudou ondas martenot com John Morton e Jeanne Loriod. Desde a sua primeira interpretação da Turangalîla-Symphonie de Messiaen, nos BBC Proms, em Londres, com a National Youth Orchestra of Great Britain e o maestro Mark Elder, colaborou com muitas das principais orquestras a nível internacional, sob a direção de maestros como Simon Rattle, Andrew Davis, André Previn, Esa-Pekka Salonen, Edo de Waart, Leonard Slatkin, Yan Pascal Tortelier, Kent Nagano, Franz Welser-Möst, Mattias Bammert ou Mariss Jansons. Outros prestigiados palcos de concerto contaram com a sua presença, incluindo os festivais de Edimburgo e Lucerna e o Maggio Musicale de Florença.
O repertório de Cynthia Millar inclui ainda Jeanne d’Arc au Bûcher, de A. Honegger, que interpretou em 2011 numa série de concertos dirigidos por Marin Alsop no Festival Bach de Oregon. Em seguida, colaborou com a Sinfónica de Baltimore e com a Sinfónica de Londres, com David Robertson e a Sinfónica da BBC, com Libor Pešek e a Royal Liverpool Philharmonic e com David Zinman no Festival de Aspen. Interpretou também Équatorial, de E. Varèse, com a Sinfónica de São Francisco e Michael Tilson Thomas, Trois petites liturgies, de Messiaen, com a Orquestra de Cleveland e George Benjamin, com a Sinfónica de Chicago e Ludovic Morlot e com a Sinfónica da BBC e os maestros David Robertson (BBC Proms) e Donald Runnicles (Barbican).

Cynthia Millar colaborou nas bandas sonoras de mais de cem filmes e telefilmes de Elmer Bernstein (que a encorajou a estudar ondas martenot), Richard Rodney Bennett, Maurice Jarre, Henry Mancini e Miklós Rózsa, entre outros. Compõe também música para cinema, televisão e teatro, incluindo partituras para filmes de Arthur Penn, Robert Wise, Martha Coolidge e Peter Yates.

Para a além de uma digressão com a Orquestra Sinfónica Simón Bolivar da Venezuela e o maestro Gustavo Dudamel, a presente temporada inclui a interpretação da Turangalîla-Symphonie com a Sinfónica de Oregon, a Sinfónica da BBC, a Filarmónica Real de Estocolmo e a Sinfónica de Singapura e Trois petites liturgies com a Sinfónica de Seattle.