Muller iu bashkua Bayernit në moshën 10 vjeçare nga TSV Pahl, ndërsa bëri debutimin e tij profesional për kampionin gjerman në vitin 2008.
“Jam i lumtur që rrugëtimi im në FC Bayern po vazhdon. Dua të luaj rolin tim që ne të mbetemi të suksesshëm, si skuadër ashtu edhe i gjithë klubi. Është e rëndësishme për mua të jem një themel dhe të ndihmoj ta drejtoj ekipin në drejtimin e duhur. Unë dua të emocionoj tifozët tanë me gola, duke ndihmuar në krijimin e golave, dashurinë time për lojën, pasionin tim për futbollin – dhe shpresoj me shumë tituj të tjerë”, tha Muller.
Deri tani, Muller ka arritur të bëjë 684 paraqitje në të gjitha garat për Bayernin, duke shënuar 237 gola dhe duke regjistruar 261 asistime. Ai renditet i dyti në histori të klubit për paraqitje, menjëherë prapa Sepp Maier që ka 706 paraqitje.
34 vjeçari është 12 herë kampion i Bundesligas, dhe ka fituar Ligën e Kampionëve, Kupën e Botës për klube, dy herë Super Kupën Evropiane, gjashtë herë Kupën e Gjermanisë, tetë herë Super Kupën e Gjermanisë, dhe Kupën e Botës të vitit 2014 me Kombëtaren e Gjermanisë.