Pada 8 Juli, dia mencetak gol pembuka bagi Jerman pada pertandingan semi-final yang berakhir kekalahan telak bagi Brasil dengan skor 7–1. Gol ini menjadi gol ke-2.000 tim nasional Jerman dalam sejarahnya. Müller telah mencetak masing-masing minimal lima gol dalam kedua Piala Dunia pertamanya, menjadikannya pemain ketiga yang melakukannya (setelah Teófilo Cubillas dan rekan setimnya Miroslav Klose). Dengan gol tersebut, dia telah mengimbangi Helmut Rahn dengan perolehan 10 gol di Piala Dunia.