ב-19 בינואר 2018 אישרה שאלקה שגורצקה יעבור לבאיירן מינכן בהעברה חופשית בסיום עונת 2017/18. הופעת הבכורה של גורצקה במדי באיירן מינכן נערכה במשחק הסופרקאפ הגרמני, בו הביסה באיירן מינכן 0–5 את איינטרכט פרנקפורט, כשגורצקה החליף את תומאס מולר. את שערו הראשון במדי באיירן הבקיע גורצקה בניצחון 0–3 על שטוטגרט במסגרת הבונדסליגה בספטמבר 2018. גורצקה ובאיירן זכו באליפות בעונת 2018/19, והוסיפו גם זכייה בגביע הגרמני, לאחר ניצחון 0–3 במשחק הגמר על ר.ב. לייפציג. גורצקה נעדר ממשחק זה בגין פציעה. עם זאת, בליגת האלופות רשמו באיירן וגורצקה אכזבה כשהודחו כבר בשמינית הגמר מול ליברפול. בעונת 2019/20 תפס גורצקה מקום חשוב בקישור הקבוצה, במיוחד לאחר פיטוריו של המאמן ניקו קובאץ' והחלפתו בהאנזי פליק. גורצקה ובאיירן זכו בעונה זו באליפות הבונדסליגה וגם בגביע הגרמני, לאחר ניצחון 2–4 בגמר על באייר לברקוזן, וכך השלימו דאבל שני ברציפות. גורצקה המשיך להיות שחקן מפתח גם בחודש אוגוסט 2020 בשלבי ההכרעה של ליגת האלופות שנדחו בגלל התפרצות מגפת הקורונה, ושיחק 90 דקות בניצחון 0–1 של באיירן על פריז סן ז'רמן בגמר ליגת האלופות 2020, שהשלים לבאיירן מינכן זכייה בטרבל.