توماس مولر اولین بار در اوت 2008 در جریان تساوی (2-2) مقابل هامبورگ در ترکیب تیم بایرن مونیخ به میدان رفت. او در چهار بازی دیگر که در اولین فصل حضورش در این تیم انجام داد، به پیروزی رسید که مهم‌ترین آن، پیروزی 7-1 مقابل اسپورتینگ لیسبون بود، آن در دیداری که اولین گلش را در لیگ قهرمانان اروپا به ثمر رساند. مولر در 17 آوریل 2012، در سن 22 سالگی، صدمین پیروزی‌اش را با بایرن، با پیروزی معروف مقابل رئال مادرید (2-1) در نیمه‌نهایی لیگ قهرمانان اروپا جشن گرفت و دویستمین پیروزی او نیز دو سال و نیم بعد با پیروزی 2-0 مقابل فرایبورگ در 16 دسامبر 2014 به‌دست آمد.
ستاره آلمانی در 27 ژانویه 2018 با پیروزی 5-2 مقابل هوفنهایم به سیصدمین پیروزیش دست‌یافت و در 3 نوامبر 2020 با پیروزی 6-2 مقابل سالزبورگ در لیگ قهرمانان اروپا 400 مین پیروزیش را جشن گرفت. او که حالا 499 پیروزی را با پیراهن بایرن تجربه کرده است، اکنون مشتاقانه منتظر است تا امروز در دیدار با بروسیا مونشن گلادباخ در رقابت‌های بوندسلیگا به پانصدمین پیروزیش برسد. مولر مسیر پیروزی در لیگ آلمان را به خوبی می‌داند و در طول دوران حرفه‌ای‌اش به 331 پیروزی در این رقابت‌ها دست‌یافته است. او کسی است که در کنار مانوئل نویر بیشترین پیروزی را در تاریخ این مسابقات به‌دست آورده است. مولر نیز 12 عنوان قهرمانی لیگ آلمان را نیز در کارنامه‌اش دارد.
