败云达不来梅的半决赛中包办所有入球。他在这场比赛的首个入球也成为其代表俱乐部在各项赛事中射入的第150球。2016年5月3日，穆勒在欧冠半决赛次回合主场面对马德里竞技的比赛中曾获得点球机会，但他的射门被对方门将zh-hans:扬·奥布拉克;zh-hk:赞·奥比历克;zh-tw:扬·奥布拉克;扑出。比赛最终以拜仁2比1获胜，但球队仍因作客入球优惠制遭到淘汰。赛季结束后，穆勒共录得在德甲联赛出场31次射入20球，德国杯出场5次射入4球，以及欧冠联赛出场12次射入8球。他在德国超级杯中取得1入球。