El 1 de julio de 2018, Goretzka se unió oficialmente al Bayern al firmar un contrato de cuatro años hasta junio de 2022. El 12 de agosto de 2018, en la Supercopa de Alemania, sustituyó a Thomas Müller en el minuto 64. Esta fue la primera aparición de Goretzka con el Bayern. El 1 de septiembre, marcó su primer gol para el club en la victoria a domicilio por 3-0 sobre el Stuttgart. Al año siguiente, el 19 de enero de 2019, anotó su primer doblete en la Bundesliga, anotando dos goles en la victoria por 3-1 sobre el Hoffenheim. El 15 de febrero de 2019, Goretzka marcó un gol en propia meta en un partido de la Bundesliga después de 13 segundos; ningún jugador del Bayern había tocado todavía el balón.