Podieľal sa tiež na kontrašpionážnej činnosti Gestapa, ktoré sa snažilo nahradiť nefunkčný Abwehr. Po atentáte na Hitlera 20. júla 1944 bol Müller poverený prenasledovaním všetkých podozrivých osôb. Jeho činnosť mala za následok zatknutie asi 5000 ľudí a popravu 200 z nich.