Thomas Müller dołączył do zespołu Bayernu Monachium w 2000, w wieku 10 lat. W marcu 2008 zadebiutował w zespole rezerw Bayernu Monachium w spotkaniu Regionalliga przeciwko SpVgg Unterhaching. W swoim debiucie zdobył gola.
W następnym sezonie w 3. lidze stał się kluczowym zawodnikiem Bayernu Monachium II, rozgrywając 32 spotkania na 38 możliwych oraz strzelając 15 bramek. Po tych bardzo dobrych występach w Bayernie Monachium II, został powoływany na towarzyskie spotkania przed sezonowe pierwszego zespołu. W nich również bardzo dobrze się spisywał co zaowocowało debiutem w Bundeslidze, w spotkaniu przeciwko Hamburgerowi SV 15 sierpnia 2008. Oprócz tego spotkania rozegrał jeszcze 3 mecze w Bundeslidze. 10 marca 2009 zadebiutował w Lidze Mistrzów zmieniając w 72. minucie Bastiana Schweinsteigera w spotkaniu przeciwko Sportingowi CP. Müller strzelił w tym meczu gola, a Bayern przeszedł do ćwierćfinału z wynikiem dwumeczu 12:1. 12 września 2009 Thomas Müller wszedł z ławki rezerwowych, strzelając dwie bramki Borussii Dortmund w wygranym 5:1 spotkaniu przez Bayern Monachium. 15 września 2009 w meczu grupowym Ligi Mistrzów strzelił dwie bramki Maccabi Hajfa, a Bayern Monachium wygrał 3:0. 19 maja 2012 strzelił gola w finale Ligi Mistrzów, ostatecznie zremisowanym 1:1 i przegranym w rzutach karnych przez Bayern. 23 kwietnia 2013 w półfinałowym dwumeczu z FC Barceloną strzelił 3 bramki. Końcowy wynik dwumeczu wyniósł 7:0 dla Bayernu.
18 listopada 2009 zadebiutował w pierwszej dorosłej reprezentacji w zremisowanym 2:2 towarzyskim meczu z Wybrzeżem Kości Słoniowej. Pierwszego gola dla reprezentacji Niemiec zdobył 13 czerwca 2010 w meczu z Australią na Mistrzostwach Świata 2010 w RPA. 27 czerwca 2010 w meczu 1/8 finału Mistrzostw Świata 2010 w RPA strzelił 2 gole Anglii. Następnie w 1/4 finału zdobył gola w 3. minucie z Argentyną. Ostatniego gola zaliczył w meczu o 3. miejsce przeciwko Urugwajowi. Ostatecznie zdobył brązowy medal Mistrzostw Świata 2010. Strzelił pięć bramek i został jednym z czterech królów strzelców mistrzostw świata, ale dzięki temu, że miał najwięcej asyst to on zdobył Złotego Buta[1]. Otrzymał także tytuł najlepszego młodego zawodnika na tym turnieju[1]. Na Mistrzostwach Świata 2014 w Brazylii strzelił pierwszego na nich hat tricka. Było to 16 czerwca 2014 w meczu Niemiec z Portugalią. Niemieccy piłkarze wygrali wtedy 4:0 (jednego z goli strzelił Mats Hummels).
.jpg)
Liga Mistrzów UEFA: 2012/2013, 2019/2020
Superpuchar Europy UEFA: 2013, 2020
Mistrzostwo Niemiec: 2009/2010, 2012/2013, 2013/2014, 2014/2015, 2015/2016, 2016/2017, 2017/2018, 2018/2019, 2019/2020
