Fortuné Eugène Gabriel Millet, plus communément appelé Gabriel Millet, naît le 17 avril 1867 à Saint-Louis-du-Sénégal, où son père, colonel d'infanterie de marine, est en garnison. Orphelin à 18 mois, il est ramené en France et sa grand-mère se charge de son éducation. Il commence ses études à Nice, puis les poursuit à Paris. Après deux ans comme maître auxiliaire au lycée Saint-Louis, suivis de deux ans au lycée Henri-IV, il est agrégé d'histoire en 1891.
Membre de l'École française d'Athènes entre octobre 1891 et octobre 1895, puis membre hors cadre jusqu'à décembre 1899, il effectue plusieurs missions en Italie, Turquie, Russie et Grèce, notamment au mont Athos. À partir du 7 décembre 1899, il est nommé maître de conférences à l'École pratique des hautes études dans la section des sciences religieuses. Dès cette date, il fait entrer ses documents personnels dans l'établissement et constitue ce qu'il nomme la « Collection chrétienne et byzantine », qui représente un ensemble de trois mille plaques photographiques, aquarelles, tirages sur papier, reproductions d'objets et plans divers, et qui s'agrandit par la suite grâce à des dons. Pendant deux ans, il y donne un cours intitulé « Histoire de l'Église chrétienne », puis « Littérature chrétienne et histoire de l'Église » jusqu'en 1907. À cette date, Gabriel Millet devient directeur d'études adjoint de cette section, puis directeur d'études le 14 février 1914. Son cours s'intitule alors « Christianisme byzantin et archéologie chrétienne », et ce jusqu'à son départ à la retraite en 1937. Il entreprend de nombreuses missions archéologiques, se rendant à plusieurs reprises en Serbie, en Grèce et en Yougoslavie. Il obtient notamment d'accompagner l'armée française en Orient, et dépose par la suite cinq mille clichés aux archives de l'Armée d'Orient.
Il obtient le titre de docteur ès lettres en 1917, avec deux thèses, qui ont été retardées par le début de la Première Guerre mondiale. Sa thèse principale s'intitule Recherches sur l'iconographie de l'Évangile aux XIVe, XVe et XVIe siècles, et est illustrée par six cent soixante-dix dessins réalisés par sa femme Sophie Millet, qui l'accompagne dans ses missions. Sa thèse complémentaire est quant à elle intitulée L'École grecque dans l'architecture byzantine.
Le décret présidentiel du 20 mai 1926 le nomme professeur titulaire de la chaire d'esthétique et d'histoire de l'art du Collège de France à partir du 1er novembre de la même année. Il occupe ce poste jusqu'à son départ à la retraite en 1937, date à laquelle il est nommé professeur honoraire.
Au cours de sa carrière, Gabriel Millet est nommé à plusieurs académies, telles que l'Académie des inscriptions et des belles-lettres en 1929, et universités étrangères. Il est ainsi docteur honoris causa de l'université de Belgrade, membre correspondant de l'Académie des sciences de Russie ou encore membre d'honneur de l'Académie roumaine.
Gabriel Millet meurt le 8 mai 1953 à Paris.
Notice rédigée par Marc Verdure (Collège de France – Institut des Civilisations).