托马斯·穆勒的运动生涯。
2008年夏天，拜仁历史上的传奇球星盖德·穆勒在一次专访中点名表扬了托马斯·穆勒的出色表现，期待他成为拜仁青训营的杰出球星。在拜仁青训营崭露头角的穆勒迅速吸引了众多德国劲旅的目光。慕尼黑1860和斯图加特都派出球探考察穆勒。
2008年8月15日，德甲拜仁与汉堡的比赛中，穆勒在最后10分钟替换米洛斯拉夫·克洛泽出场，正式亮相一线队。2008-09赛季，穆勒三次德甲出场。
2008年底，刚刚拿下德甲半程冠军的霍芬海姆私下接触穆勒，打算用一份丰厚的合同签下他，并承诺给他比在拜仁更多的出场机会。但穆勒拒绝了，称自己在拜仁待了九年，更愿意在拜仁证明自己。
2009年2月，穆勒和他的队友霍尔格·巴德图尔得到了一份为期两年的新合同，合同期限为2011年，从2009-10赛季开始生效。2009年夏天，穆勒升上拜仁一线队，成为一线队正式成员。穆勒从一开始就被定位为克洛泽、戈麦斯、托尼、奥利奇之后的拜仁第五前锋。
2009年3月11，欧冠1/8决赛第二回合拜仁慕尼黑对阵里斯本竞技。第72分钟，穆勒换下温斯泰格。第90分钟，索萨主罚角球，在混战中替补穆勒近距离进球下场，成功完成个人欧战首秀。最终拜仁以7: 1主场取胜，总比分12: 1淘汰里斯本竞技，晋级八强。
2009年9月12日，拜仁与多特蒙德的比赛中，穆勒再次替补出场。本场比赛，他梅开二度，帮助拜仁5: 1横扫对手，不仅打进德甲第一球，还超额完成任务。他还在赛后被媒体评为本场最佳球星。
2009年9月13日，盖德·穆勒任命thomas moorer为他的继任者。
2009年9月16日，2009-10赛季欧冠首轮，拜仁主场迎战海法马卡比。比赛第85分钟，阿特勒禁区内普拉尼奇直塞回中路，穆勒禁区前沿得球后右脚在球门底角凌空抽射，将比分扩大至2-0。三分钟后，戈麦斯利用自己的速度摆脱防守者的防守，右路传中。穆勒在门前近距离右脚刺网，将比分定格在3: 0。
5月10，1，2009-10，德甲联赛第33轮，拜仁主场迎战波鸿。第18分钟，穆勒门前两米处，拉姆传中抢点破门。第20分钟，穆勒接到里贝利的传球，头球破门。第69分钟，穆勒禁区内接到范博梅尔助攻，射门穿过后卫直奔球门死角。海尔瓦根救不了它。穆勒完成了在拜仁一线队的首个帽子戏法，最终帮助拜仁3: 1击败波鸿，主场0: 2击败沙尔克04，提前获得德甲冠军。
2012年5月20日，第57届欧冠决赛，拜仁主场迎战切尔西。第83分钟，克罗斯左路斜传，穆勒在距离大门5米处弹过切赫指尖入网，攻入欧冠决赛历史第50球，拜仁1领先。穆勒是继2001埃芬伯格之后第一个在欧冠决赛进球的德国球员。但是德罗巴马上用锤子扳平。拜仁在点球大战中以3比4输了。
2012 12 19 2月，拜仁慕尼黑宣布与默勒签约至2017年6月30日。
2013年4月24日，欧冠半决赛首回合拜仁主场迎战巴萨。第24分钟，丹特头球摆渡，穆勒头球攻门右门柱首开纪录。第49分钟，穆勒接罗本右侧角球，然后点头球传给费里，助攻戈麦斯。穆勒成为近10赛季欧冠对阵巴萨第一个贡献进球和助攻的德国球员。第82分钟，穆勒在门前5米处推射空门。穆勒在2012至13的欧冠比赛中，攻破了对手全部6个进球，成为继济克勒和埃芬伯格之后，第三位欧冠攻破巴萨球门的德国球员。他也是继日克勒对阵皇马之后，第二位欧冠单场两次破门西甲的德国球员。最终拜仁慕尼黑4-0获胜，创造了欧冠半决赛最悬殊比分。
2013年5月26日，2012-13赛季欧冠决赛，穆勒也多次帮助队友获得得分机会。最终拜仁慕尼黑2: 1击败多特蒙德，获得第五届大耳杯。拉姆、施魏因施泰格、穆勒* * *创下了德国球员参加欧冠决赛的纪录(三次)，23岁零254天的穆勒成为第七位三次参加欧冠决赛的最年轻球员。
3月31，2013，2012-13德甲联赛第27轮，拜仁9-2战胜汉堡，穆勒在汉堡队禁区上演“狗刨式”突破，滚爬过汉堡队两名后卫。
2013-14德甲赛季，穆勒出场29次，打入13球，贡献10助攻，帮助拜仁慕尼黑卫冕德甲冠军。欧冠中，穆勒出场12次，打入5球，贡献1次助攻，但依然无法阻止拜仁慕尼黑在欧冠半决赛中0-5不敌皇马。德国杯，穆勒出场6次，打入8球，帮助拜仁慕尼黑夺得德国杯冠军，并获得德国杯金靴奖。
2014，11，穆勒与拜仁续约至2019。
2015 12 18，德甲豪门拜仁慕尼黑宣布与穆勒续约至2021。据德国媒体报道，穆勒的薪水将升至654.38+0350万欧元，成为拜仁薪水最高的球员之一。
2016 3月17 3:45(德国当地时间16 20:45)，欧冠1/8决赛第二轮，拜仁主场加时赛4-2击败尤文图斯，总比分6-4，穆勒攻入拜仁第二球，超越加德穆勒(34球)。穆勒的国家队生涯始于2004年16以下入选德国国家足球队。此后，他还代表德国各级青年队参赛。
2009年8月，托马斯·穆勒首次被召入德国U21青年队，并在2009年8月球队3: 1击败土耳其U21青年队的比赛中出场。
2010年3月3日，德国与阿根廷的一场友谊赛中，穆勒国家队首秀。
2010 6月14日凌晨，南非世界杯首轮比赛，德国队4:0战胜澳大利亚队。第八分钟，穆勒越位成功，回到后点。波多尔斯基插上大力射门完成进球并完成一次助攻。第68分钟，穆勒插上波多尔斯基的球后，摆脱对方后卫打远角，球的中门柱弹入网窝。穆勒为德国打进第三球，这也是他在世界杯的首粒进球。
2010年6月27日，世界杯1/8决赛，德国4: 1战胜英格兰。第32分钟，穆勒禁区内接克洛泽传中，将球分给左路的波多尔斯基。波多尔斯基稍作调整，小角度穿越英格兰得分，德国2-0领先。第67分钟反击，穆勒凌空抽射接到施魏因施泰格传球，攻入一球将比分扩大到3: 1。第70分钟，穆勒在左路接到厄齐尔传球后，推射将比分锁定在4: 1。穆勒首次在世界杯上梅开二度，被评为本场最佳球员。
1/4 2010世界杯决赛前，穆勒在出席赛前新闻发布会时，被迭戈·马拉多纳误认为走错了地方的球童。老马用西班牙语骂穆勒。因为完全不懂西班牙语，穆勒只好一直看着迭戈马拉多纳，怒气冲冲地离开了桌子。
2010年7月3日，世界杯1/4决赛，德国4:0战胜阿根廷。第3分钟，韦因斯泰格左路任意球，穆勒抢在奥塔门迪前面，在前一点距离球门7米处头球破门。门将罗梅罗误判，球打在了他的右小腿上，弹到了大门中间，1。本场比赛穆勒手球被判黄牌，因为赛前已经携带黄牌，所以穆勒无缘与西班牙的半决赛。
7月10，2011，德国3-2战胜乌拉圭，获得季军。比赛第19分钟，施韦因斯泰格外围远射，穆斯莱拉倒地将球抛掉，穆勒跟进射门空门。德国队以1-0领先，这是他在本届世界杯上的第五个进球。穆勒在南非世界杯上五球三助攻，获得金靴奖和世界杯最佳新秀，成为史上最年轻的金靴奖。
2014 6月17日，巴西世界杯G组比赛，德国4:0大胜葡萄牙，穆勒上演帽子戏法，第11分钟，穆勒主罚点球。第45分钟，克罗斯左路斜传至禁区，阿尔维斯停球失误，穆勒抓住机会左脚抽射将球托出。第78分钟，胡尔勒禁区右侧传中，门将帕特里西奥将球扑出。穆勒在门前补射得分。赛后，穆勒当选本场最佳球员。
2014年6月27日，巴西世界杯G组第三轮，德国1-0战胜美国，两队携手晋级。第55分钟，厄齐尔右路传中，莫特萨克头球攻门，霍华德扑出，穆勒禁区边缘右脚大力推射，皮球飞入大门右下角。赛后，穆勒当选本场最佳球员。
2014 7月1，巴西世界杯1/8决赛，德国经过加时赛2: 1战胜阿尔及利亚，连续16届杀入八强。第92分钟，托马斯穆勒左路强行突破，随后传中。胡尔乐在门前包抄，用脚后跟将球挡入网内。
2014年7月9日，巴西世界杯半决赛德国7: 1战胜巴西，创下世界杯半决赛最大分差新纪录。第11分钟，托尼克罗斯右路传中，穆勒凌空抽射破门，这是本届杯赛的第五粒进球。
2014 7月14，巴西世界杯决赛，德国通过加时赛1: 0战胜阿根廷，穆勒登场，帮助德国捧得第四座世界杯奖杯。本届世界杯，穆勒获得两座最佳球员奖杯(德国VS葡萄牙，德国VS美国)，以7场5球3助攻获得巴西国际足联银靴奖，同时入选巴西国际足联银球奖。