В бундеслиге дебютировал 15 августа 2008 года в матче против «Гамбурга». Через год Томасу удалось оформить свой первый дубль в бундеслиге в матче с дортмундской «Боруссией», а через три дня повторил свой результат уже в Лиге чемпионов, забив мячи в ворота «Маккаби» из Хайфы. Мюллер уже в своем первом сезоне в бундеслиге смог закрепиться в баварской основе, несмотря даже на то, что в строй вернулись такие конкуренты как Франк Рибери и Арьен Роббен. После зимней паузы Томас принял участие во всех матчах «Баварии». Самый большой плюс Томаса - это то, что он может играть практически на любой позиции в атаке. «Очень люблю играть за двумя нападающими, именно на этой позиции я сыграл лучшие матчи в этом сезоне. Но игра на других местах не доставляет мне особых проблем.» - сказал молодой игрок «Баварии».

В 2007 году принимал участие в матче против английской сборной на турнире U-19. В своей единственной игре за молодежную сборную Германии забил гол в ворота команды Австрии. Он сумел отказался от участия в матче против Египта, чтобы не потерять место в бундеслиге. Первый гол в футболке национальной сборной забил в матче против Сан-Марино в 2009-м, сделав счёт 8:0 в пользу немцев, встреча закончилась со счётом 11:0.

Статистика:
Матчи: 6
Минуты: 470
Голы: 5
Средняя оценка за матч: 6,58
Предупреждения: 2