Under mötet diskuterade Milley "behovet av en omedelbar nedtrappning av våld" och att snabba på arbetet för en politisk lösning "som bidrar till regional stabilitet och skyddar USA:s nationella intressen", enligt ett uttalande från Pentagon.
Fredssamtalen i Qatar är en del av en överenskommelse mellan de extremislamistiska talibanerna och USA i samband med tillbakadragandet av de amerikanska styrkorna i landet. Samtalen, som inleddes i september, har fortsatt trots att våldet i Afghanistan har ökat kraftigt.
Efter sitt besök i Qatar flög Milley till Afghanistan för samtal med landets president Ashraf Ghani.
Fredssamtalen har nu tagit paus över jul och nyår, men planeras återupptas den 5 januari.