В вопросе об истоках византийского искусства позиция Габриэля Милле принципиально не отличается от позиции Шарля Диля: роль центра, в котором происходит синтез римской, греческой, сирийской и египетской художественных традиций, закрепляется за Константинополем, и здесь происходит рождение нового стиля. В византийском искусстве эллинистическое наследие соединяется с влиянием Востока. Соперничество этих традиций, породившее такие крупные кризисы, как иконоборчество, выразилось в искусстве в смешении пластической свободы греческой классики и восточной иератичности. Римское императорское искусство предстаёт в работе Габриэля Милле как образец для христианских художников, но более важным для развития византийского искусства оказалось влияние литургии и богословия (антиохийская и александрийская экзегетические школы определяли соответственно сирийскую и александрийскую школы в искусстве), а также паломничеств на Святую землю. О видении Габриэлем Милле позднего византийского искусства исследователи судят по одному из наиболее значительных его трудов – «Recherches sur l'iconographie de l'Évangile…» Начиная с XIV в. учёный на основе иконографии выделял как главные «македонскую» и «критскую» школы. Эта теория подверглась критике и просуществовала лишь несколько десятилетий. Свои исследования Габриэль Милле хотел представить в виде фундаментальных трудов по той или иной теме, однако нередко ему удавалось осуществить только часть задуманного. По мнению исследователей, особая заслуга Габриэля Милле заключается в координации научных исследований в области археологии и истории стран византийского круга: им была учреждена серия «Orient et Byzance», предпринята попытка организовать международный конгресс византинистов в 1939 г., которая осуществилась лишь после войны, в 1948 г. По инициативе Габриэля Милле с его предисловием вышла во французском переводе книга Йозефа Стржиговского «L'ancien art chrétien de Syrie» (Париж, 1936 г.). Габриэль Милле поддерживал контакты с сербскими и русскими учёными. Так, в сопровождении Д. Бошковича он посещал Сербию, вёл переписку с Н.П. Кондаковым, Фёдором Ивановичем Успенским, Николаем Петровичем Лихачёвым, Дмитрием Власьевичем Айналовым, Владимиром Николаевичем Бенешевичем, Алексеем Ивановичем Некрасовым. Научная деятельность Габриэля Милле была высоко оценена. Так, он являлся кавалером ордена Почётного легиона (16 августа 1920 г.), членом Академии надписей и изящной словесности (1929 г.), доктором honoris causa Белградского университета, членом-корреспондентом РАН и Королевской академии в Белграде, почётным членом Румынской и Афинской академий, Папской римской археологической академии.