Von 1940 bis 1943 war Müller Chef des Stabes der 17. Armee am Südabschnitt der Ostfront. Nach seiner Ernennung zum Generalmajor und einem Lazarettaufenthalt diente der zum Generalleutnant beförderte Müller 1943 kurzzeitig als Kommandeur der 56. Infanterie-Division, dann bis Juni 1944 als Kommandeur der aus den Resten seiner eigenen und der 262. Infanterie-Division entstandenen „Korpsabteilung D“. Am 4. Juni 1944 wurde er mit der Führung des XII. Armeekorps beauftragt. Während der Zerschlagung der Heeresgruppe Mitte im Sommer 1944 versuchte Müller als Befehlshaber einer Kampfgruppe aus Teilen der 4. Armee vergeblich, einer Einkesselung durch die Rote Armee zu entgehen.