Il 18 settembre 2020, Müller ha segnato il suo primo gol della stagione e ha fornito un assist, in una vittoria per 8 a 0 contro lo Schalke 04. Successivamente è riuscito a vincere la Supercoppa UEFA
e DFL-Supercup per essere il suo 27 ° trofeo della sua carriera in club; di conseguenza, è diventato il giocatore più decorato nella storia tedesca, battendo il precedente record di 26 trofei vinti dal suo ex compagno di squadra del Bayern Bastian Schweinsteiger. L'11 febbraio 2021 è risultato positivo alla COVID-19 ed è entrato in quarantena; quindi, non ha potuto giocare nella finale della Coppa del Mondo dei Club FIFA 2020.