揭幕战中，穆勒射入开局入球，帮助拜仁最终以2比1击败对手。2015年3月11日，穆勒又在7比0战胜顿涅茨克矿工的比赛中梅开二度，并追平由马里奥·戈麦斯保持的记录，成为欧洲冠军联赛（改制后）历史上取得最多入球的德国人。而在2015年4月21日以6比1战胜波尔图的欧冠四分之一决赛中，穆勒也取得进球并成为场上领袖。他在当季联赛以32场入19球完赛，而德国杯则是5场入1球以及欧冠联赛10场入7球。
2015-16赛季.穆勒是在对阵沃尔夫斯堡的德国超级杯中开启了自己的新赛季征程。在德甲联赛的