Al campionato europeo 2001 ha realizzato il golden goal al 98', grazie al quale la Germania ha battuto la per 1-0 e vinto il suo quinto titolo continentale. Müller aveva già segnato una doppietta alla Svezia nella partita inaugurale della manifestazione, vinta dalle tedesche per 3-1 a Erfurt davanti a poco più di spettatori. Con queste tre reti realizzate Müller ha vinto la classifica delle migliori marcatrici del torneo, assieme alla connazionale Sandra Smisek. La finale del 7 luglio 2001 rappresentò per Müller l'ultima partita giocata con la maglia della nazionale tedesca.