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球，使球队实现了史无前例的开局8连胜。3天后，他又射入了自己再该赛季欧洲冠军联赛的首球，通过一记点球帮助拜仁在新建的皮埃尔·莫鲁瓦球场以1比0小胜里尔。2012年12月13日，在以出色的表现度过了赛季的前半程后，穆勒承诺将效忠拜仁，并在接受媒体采访时表示“当你要离开拜仁时，会发现几乎没有比它更好的球队”。6天后，他签署了一份为期两年的续约合同，将至少留在安联球场直至2017年