W reprezentacji Niemiec debiutował 9 października 1965 w meczu z Austrią. Do 1975 rozegrał w kadrze 37 spotkań i strzelił 6 bramek. W 1972 zdobył z nią mistrzostwo Europy, a skład, którego podstawowymi zawodnikami byli Maier, Beckenbauer, Netzer oraz Müller jest uznawany za jeden z najlepszych w historii światowej piłki. Dwa lata później, podczas MŚ 74 zagrał jedynie 21 minut w przegranym meczu z reprezentacją NRD – występ ten dał mu tytuł mistrzowski.