Den 28. juni 2007, skrev Klose under en firårskontarkt med Bayern München. Han fikk sin debut for Bayern i en 4-1 seier mot sin gamle klubb Werder Bremen i den første runden i den tyske ligacupen. Hans Bundesliga debut for klubben kom den 11. august 2007 i en 3-0 seier mot Hansa Rostock, han scoret to mål i den kampen.