Le 31 juillet 2012, Mujica est transféré aux Cardinals de Saint-Louis en échange du joueur de troisième but Zack Cox. Mujica s'amène à Saint-Louis avec une moyenne de points mérités de 4,38 en 39 manches lancées pour les Marlins. Il change du tout au tout après la transaction et affiche une moyenne d'à peine 1,03 en 26 manches et un tiers lancées lors de 29 sorties pour les Cardinals à la fin de la saison. Il complète le calendrier régulier avec aucune victoire, trois défaites et une moyenne de 3,03 en 65 manches et un tiers de travail en 70 parties jouées. Participant pour la première fois de sa carrière aux séries éliminatoires, il n'accorde aucun point en quatre manches lors de la Série de championnat de la Ligue nationale. De ses cinq présences, l'une se solde par une victoire, dans le premier match du duel entre les Cardinals et les Giants de San Francisco.