モートン湾
1851年に金鉱掘り相手の商売をするために、当時、ビクトリア植民地の首都のメルボルンに移った。この頃、ドイツの定期刊行物に植物に関する記事を掲載し、1852年にロンドン・リンネ協会に『南オーストラリアの植物』という論文を送り、植物学者の間で知られるようになっていた。1853年にビクトリア政府の知事、チャールズ·ラ·トローブはミュラーのために政府植物学者のポストを作り任命した。ミュラーはそれまで知られていなかったオーストラリア高地の植生の調査を託された。バッファロー地域を調査し、ゴールバーン川の上流まで到達し、ギップスランドを横断し、海岸に達した。アルバート港とウィルソン岬付近を調査し、メルボルンまでの2400キロを海岸に沿って旅した。同じ年に、ビクトリア国立栽培園を設立し、ミュラーの採集したオーストラリアの植物や、外国の植物を栽培した。アウグストゥス・グレゴリーの率いた探検隊にも参加し、ビクトリア川、北オーストラリアを探検し、 1856年にターミネーション湖（Termination Lake）に到達した4人のひとりになった。モートン湾への探検にも参加し、約800種のオーストラリアでの新種を発見した。1956年に『希少、またはこれまで記述されていなかったオーストラリアの植物』（"Definitions of Rare or Hitherto Undescribed Australian Plants"）を出版された。