Vào tháng 4 năm 2020, Flick trở thành huấn luyện viên chính thức của Bayern Munich với bản hợp đồng mới đến năm 2023. Vào mùa hè năm 2020, Flick đã giành được chức vô địch Bundesliga 2019–20 và DFB-Pokal 2019–20 để hoàn thành cú đúp quốc nội thứ 13 của câu lạc bộ và lọt vào bán kết Champions League sau khi hủy diệt FC Barcelona 8–2 ở tứ kết. Ở bán kết họ tiếp tục thắng Olympique Lyon 3-0 để vào chung kết gặp Paris Saint Germain. Tại trận chung kết ở Lisbon, Bồ Đào Nha, Bayern đã giành chiến thắng 1-0 với bàn thắng duy nhất của Kingsley Coman, trở thành CLB châu Âu thứ 2 sau Barcelona đạt được cú ăn ba hai lần. Sau một thời gian ngắn nghỉ ngơi, toàn đội đã bắt đầu mùa giải mới 2020-21 bằng trận tranh Siêu cúp UEFA lần thứ hai trong lịch sử. Bayern đã đánh bại Sevilla 2-1 trong hiệp phụ, Javi Martínez là người ghi bàn thắng quyết định. Vào tháng 2 năm 2021, họ đã giành chức vô địch FIFA Club World Cup 2020 (bị hoãn lại từ tháng 12 năm 2020 do đại dịch COVID-19) trong trận chung kết với câu lạc bộ Mexico Tigres UANL, trở thành câu lạc bộ thứ hai giành cú ăn sáu sau Barcelona năm 2009.