。最终拜仁在点球大战中不敌切尔西，再度无缘欧冠奖杯。穆勒对于这段时间在替补席上浪费了大量时间表示强烈不满，但随后又强调尽管如此，他仍旧希望留在拜仁。
2012-13赛季.2012年8月27日，穆勒在对阵上赛季德乙冠军菲尔特的新赛季德甲首轮比赛中即射入1球，帮助拜仁以3比0获胜。同年9月2日，他又在新扩建的安联球场的71,000名观众面前梅开二度，致使拜仁在南部德比中以6比1轻取斯图加特。穆勒还帮助拜仁创造了联赛最佳开局纪录，他在10月20日以5比0战胜升班马杜塞尔多夫的比赛中射入1