行的2010年欧洲冠军联赛决赛中对阵国际米兰，拜仁志在包揽三项冠军。然而这并没有成为现实，随着来自迭戈·米利托的两个入球，拜仁以0比2告负。穆勒在比赛中首发出场，并在下半场开始后不久、拜仁以0比1落后的情况下获得过一次关键的得分机会，但他的射门却被对方守门员儒利奥·塞萨尔顽强扑出。穆勒对这场失利感到特别失望，尽管如此，在他作为一线队球员的首个赛季中仍是成功的，他于所有赛事共出战52场并射入19球。在由体育杂志《踢球者》开展的一项评选中，穆勒被专业人士评选为2009-10赛季最佳新人，并入选了该赛季的德甲最佳