Müller chegou ao Bayern de Munique em 2000, quando tinha 10 anos e se integrou às categorias de base. A partir dali, foi progredindo nos times inferiores até estrear na equipe principal, na temporada 2008/09. Desde então, foram 741 jogos com a camisa da equipe bávara, com 247 gols e 220 assistências anotadas no único clube da carreira profissional do atacante. O astro conquistou 32 títulos pelo Bayern, incluindo duas Champions League, dois Mundiais de Clubes e 12 Bundesligas.
