Po powrocie do Warszawy i ślubie z Barbarą Michniewską, córką zamożnego kupca warszawskiego, otworzył prywatną praktykę lekarską, ale wkrótce (1818) powołano go na stanowisko profesora tymczasowego (adiunkta) fizjologii na Królewsko-Aleksandrowskim Uniwersytecie Warszawskim. W roku 1820 został mianowany profesorem zwyczajnym z pensją 6000 złp. Przez parę lat był także dziekanem Wydziału Lekarskiego UW i przełożonym Szkoły Akuszerek.
Mile zasłynął nie tylko jako wyśmienity lekarz i pedagog, lecz także jako wynalazca: wynalazł lub polepszył wiele przyrządów chirurgicznych i szpitalnych, jak np. narzędzie do resekcji raka szyjki macicy czy kleszcze do operacji zajęczej wargi oraz nowy typ łóżka szpitalnego zapobiegający odleżynom. Innym z jego wynalazków była nowego typu machina pneumatyczna, o dużo większej szczelności niż dotychczasowe tego typu przyrządy.
Po zamknięciu UW po powstaniu listopadowym Jan Mile został m.in. członkiem Rady Lekarskiej Królestwa Polskiego, która miała prawo nadawania i nostryfikacji doktoratów. Był także aktywnym wolnomularzem w loży Halle der Beständigkeit.