Mentora és felemelője, Loius van Gaal elvesztette munkáját, helyére a korábban már a csapatnál játszó és edzősködő Jupp Heynckes lépett. Ebben az évben több csalódás is érte Müllert. A 2011/12-es szezonban összesen tizenegy gólt szerzett, jelölték az Aranylabda bő listájára is, pályára lépett 100. Bundesliga meccsén, azonban a bajnokságban és a német labdarúgókupában is a Dortmund mögött végeztek. A BL döntőjébe is bejutott csapatával, ahol meg is szerezte a vezető gólt, de a Chelsea ellen tizenegyesekkel vesztettek.