Mueller-Stahl a remporté l'Ours d'argent du meilleur acteur au 42e Festival international du film de Berlin pour sa performance dans Utz (1992). Mueller-Stahl a été nominé pour un Oscar du meilleur acteur dans un second rôle pour sa performance en tant que père violent du pianiste David Helfgott dans le film de 1996Shine. Mueller-Stahl était également dans Pyromaniac Love Story (1995) et le remake de 1997 du film Douze Hommes en colère. Gespräch mit dem Biest (1996) est son premier film en tant que réalisateur. En 1998, il a joué le scientifique allemand et membre du syndicat, Conrad Strughold, dans le long métrage The X-Files. En 1999, il incarne le cerveau d'un gang criminel face à Ray Liotta et Gloria Reuben dans Pilgrim, également distribué sous le titre Inferno.