Hun var leder for Junge Union, de konservative partienes ungdomsorganisasjon, mellom 1998 og 2002, og frem til 2000 også medlem av CDUs nasjonale styre. Etter at Angela Merkel ble CDU-leder, rykket Müller opp til å bli medlem av CDUs presidium (sentralstyre). Siden 2002 er hun medlem av det tyske parlamentet.