早期生活
穆勒出生于上巴伐利亚州魏尔海姆，
他加入了 TSV Pahl 的青训营，并在 10 岁时转会至 50 公里外的德甲俱乐部拜仁慕尼黑。他在拜仁青训系统中进步迅速，并成为 2007 年赢得 19 岁以下德甲联赛冠军的球队的一员。2008 年 3 月，他在对阵翁特哈兴的地区联赛中首次代表拜仁慕尼黑二队出场，替换了斯蒂芬·菲尔斯特纳。在 2007-08 赛季，他又为二队出场两次，同时继续为 19 岁以下球队效力。接下来的赛季，拜仁慕尼黑二队获得了新成立的德国足球丙级联赛的参赛资格。穆勒成为了这项赛事中的关键球员，在 38 场联赛中出场 32 次，攻入 15 球，在联赛射手榜上排名第五。此外，他在赛季前的一场友谊赛中被时任主教练克林斯曼召入一线队，并于2008年8月15日对阵汉堡的德甲联赛正式首秀，在最后10分钟替补克洛泽出场。尽管穆勒觉得自己的表现不是很好，但那个赛季他仍然获得了3次德甲联赛出场机会。他的欧冠首秀是在2009年3月10日，当时拜仁以7比1战胜里斯本竞技，在第72分钟替补施魏因施泰格打进最后一球，帮助球队以两轮总比分12比1晋级。
拜仁慕尼黑
2009 年 2 月，穆勒与二队队友霍尔格·巴德施图贝尔签订了第一份职业合同，为期两年，自 2009-10 赛季起生效。他原本有望通过租借或转会寻求更多的一线队机会，但当路易斯·范加尔接任主教练时，两名球员从赛季初就成为拜仁一线队的常规成员。在最初的几场比赛中，穆勒主要以替补身份出场，但在 2009 年 9 月 12 日，他在对阵多特蒙德的比赛中攻入两球，帮助球队以 5-1 获胜。三天后，他在 3-0 战胜海法马卡比的冠军联赛中攻入两球，并被评为 9 月德甲最佳球员，赢得了与他同姓的前拜仁传奇前锋盖德·穆勒的称赞。对阵海法马卡比之后，穆勒几乎每场比赛都出现在首发阵容中，上半赛季结束前只缺席过一场比赛，那就是2009年11月3日欧冠对阵波尔多的比赛中，因为在双方首回合的比赛中被罚下而停赛。
2010年2月，穆勒与拜仁慕尼黑签订了一份新合同，有效期至2013年。他在赛季后半段继续以一线队常规球员身份首发。由于边锋里贝里和罗本通常踢左右边锋，穆勒在队中主要扮演中锋角色。2010年4月，他在2比1战胜争冠对手沙尔克04的比赛中打入第二粒进球；在赛季倒数第二轮，他完成了职业生涯的第一个帽子戏法，帮助球队3比1战胜波鸿，确保拜仁夺得德国足球冠军。在提前夺冠一周后，穆勒仍然在上轮联赛3比1客场战胜柏林赫塔的比赛中首发。
该赛季全部34场联赛，穆勒出场29次，攻入13球，并有11次助攻。
随后，穆勒随拜仁返回柏林参加对阵云达不莱梅的德国杯决赛。他首发出场，帮助拜仁以 4-0 获胜，实现国内双冠王。穆勒在比赛中攻入四个球，并有两次助攻，成为该赛季德国杯的最佳射手。该赛季的最后一场比赛是 2010 年欧洲冠军联赛决赛，对阵国际米兰，地点在马德里的圣地亚哥伯纳乌球场，拜仁的目标是赢得全部三个冠军。然而，这并没有发生，拜仁以 0-2 落败，迭戈米利托打进两球。穆勒首发出场，并在下半场开始后不久获得一次关键得分机会，当时拜仁以 0-1 落后，但他的射门被对方守门员胡里奥塞萨尔扑出。穆勒对失败特别失望，但他作为一线队球员的第一个赛季是成功的，因为他在所有比赛中出场 52 次，攻入 19 球。在体育杂志《踢球者》的一项民意调查中，穆勒被专业人士评选为 2009-10 赛季最佳新人，并入选了德甲联赛赛季最佳阵容。穆勒将自己的成功归功于荷兰教练路易斯·范加尔，他在阿贾克斯时期以提拔年轻球员的能力而闻名，他总是让穆勒获得一线队出场机会，并声称“只要他跟随我，穆勒就会继续踢球”。穆勒则将范加尔描述为“天才技师”，他让球员“每次都有进步”。
2010-11赛季
2010 年世界杯后，穆勒与拜仁续约至 2015 年同期。与其他参加世界杯的队友一样，穆勒错过了俱乐部的许多季前赛，于 8 月 7 日在德国超级杯对阵沙尔克 04 的比赛中首次亮相，并在比赛中首发出场并在 2-0 的胜利中首开纪录。两周后，他在联赛揭幕战中攻入拜仁的第一个进球，以 2-1 战胜沃尔夫斯堡。穆勒在整个赛季的前半段都出场，通常是首发，但当球队难以起步时，穆勒偶尔会被留在替补席上，无法复制他上赛季的进球状态，甚至在 2010 年 8 月 2-0 输给凯泽斯劳滕的比赛中错失绝佳得分机会后被罚下。
尽管如此，穆勒仍然保持着开放的心态，在连续八场比赛没有进球后，他在 11 月 27 日以 4-1 战胜法兰克福的比赛中重新找回了射门的感觉，随后在对阵斯图加特的连续联赛和杯赛中继续进球。这些进球加上他在上半赛季各项赛事中的八粒进球，其中包括 9 月 15 日对阵罗马的冠军联赛中的一记精彩凌空抽射。
球队进入冬歇期后，穆勒给人留下了“几乎令人难以置信的职业球员第一年”的印象。他在赛季后半段展现了良好的竞技状态，但却与队友罗本发生了内部冲突：第20轮客场对阵云达不莱梅的比赛中，两人因一个任意球发生争执，穆勒被打了一拳，但事后双方很快平息了事态。随后，穆勒再次打满赛季全部比赛，并攻入19球（联赛12球），但拜仁的表现却不尽如人意，仅位居联赛第三，并在德国杯半决赛中被沙尔克04淘汰出局。欧冠16强对阵国米的比赛，拜仁首回合在梅阿查球场1-0取胜，次回合回到主场后，虽然穆勒在第31分钟首开纪录，但国米在第88分钟将总比分扳平为3-3，凭借客场进球优势晋级。穆勒的恩师范加尔因战术、转会和用人策略僵化而受到越来越多的批评，最终丢掉了工作，尤普·海因克斯接任主教练。
2011-12赛季
在拜仁本赛季的首场德国杯比赛中，穆勒为球队赢得两粒点球，在马里奥·戈麦斯和施魏因施泰格进球后，他在比赛最后时刻亲自攻入第三球，最终3-0战胜布伦瑞克。在德甲联赛中，穆勒用了五场比赛才打进自己的首粒进球，在2-0战胜沙尔克04的比赛中打破僵局。2011年11月26日，他在对阵因戈尔施塔特的德国杯比赛中第30分钟攻入自己的第二粒进球，帮助拜仁6-0大胜。同时，穆勒被列入当年的国际足联金球奖候选人名单，最终排名第13位。2012年1月1日
2月10日和15日，穆勒在代表拜仁的两场热身赛中各进三球，包括在4-0战胜印度国家足球队的比赛中打入两球[60]，以及在4-0战胜红白埃尔福特队的比赛中打入一球。在德国杯战胜斯图加特的比赛中，穆勒还贡献了两次助攻。不过，直到2月11日，穆勒才在对阵凯泽斯劳滕的比赛中以头球打破了自2011年9月24日以来的联赛进球荒，帮助球队以2-0获胜。2012年3月31日，穆勒对阵纽伦堡，这是他第100场德甲比赛。2012年5月19日，他在2012年欧洲冠军联赛决赛中以一记有力的头球攻入第一球，但随后不久被替换下场。最终，拜仁在点球大战中输给切尔西，再次无缘欧冠奖杯。穆勒对于这段时间在替补席上浪费大量时间表示强烈不满，但随后强调尽管如此，自己还是想留在拜仁。
2012-13赛季
2012年8月27日，穆勒在新赛季德甲联赛首轮对阵上赛季德乙冠军菲尔特的比赛中攻入一球，帮助拜仁以3比0获胜。同年9月2日，他在新扩建的安联球场7.1万名观众面前梅开二度，带领拜仁在南部德比中6比1战胜斯图加特。[69][70]穆勒还帮助拜仁创造了联赛最佳开局，他在10月20日5比0大胜升班马杜塞尔多夫的比赛中攻入一球，帮助球队取得史无前例的八连胜。三天后，他又在新建的皮埃尔·莫鲁瓦球场攻入个人本赛季欧冠首粒进球，点球破门，帮助拜仁1比0战胜里尔。
2012年12月13日，在经历了一个赛季的出色表现后，
上半场结束后，穆勒宣誓效忠拜仁，并在接受媒体采访时表示“当你离开拜仁时，你会发现几乎没有比它更好的球队”。六天后，他签署了一份为期两年的续约合同，并将至少在安联球场待到2017年6月。德甲进入冬歇期前，穆勒出场16次，攻入9球并有7次助攻，并在欧冠赛场上打进3球。赛季过半，他共攻入13球，其中包括2012年德国超级杯2-1战胜多特蒙德的比赛，成为球队的最佳射手和助攻王。
联赛下半场第二场比赛中，穆勒攻入一球帮助球队客场2比0战胜斯图加特。他在欧冠赛场上的第5个进球是在2013年4月2日完成的，帮助球队在1/4决赛首回合对阵尤文图斯的比赛中2比0获胜，结束了意大利队在欧战赛事中18场不败的纪录。同年4月23日，拜仁在主场对阵巴塞罗那的欧冠半决赛首回合比赛中，凭借穆勒的两粒进球和一次助攻，以4比0大胜巴塞罗那。在双方的第二回合比赛中，穆勒再入一球，帮助拜仁3比0获胜，以7比0的总比分创造了对手在欧冠历史上的最大比分失利。随后，穆勒在2013年欧冠决赛中扮演了重要的角色，最终拜仁2比1战胜多特蒙德。 6月1日，他在德国杯决赛中打入一粒点球，拜仁以3比2战胜斯图加特捧得奖杯，夺得历史性的三冠王。穆勒整个赛季共打入23球，其中联赛13球、德国杯1球、欧冠8球、德国超级杯1球，打破了他自己保持的单赛季进球纪录。
2013-14赛季
2013-14赛季，瓜迪奥拉出任拜仁主教练，开始采用没有前锋的4-1-4-1阵型。穆勒在球队季前热身赛中通常出任单前锋，通过不断在前场奔跑和骚扰创造致命一击的机会。2013年8月5日，德国杯首轮客场对阵黑白雷登的比赛中，穆勒重回攻击型中场位置，再次上演帽子戏法，帮助球队5-0大胜晋级。