El 6 de mayo, Müller fue nombrado dentro de la selección de los 27 jugadores provisionales para la Copa Mundial en Sudáfrica, junto con otros siete jugadores del Bayern de Múnich. Fue titular en el primer partido de la Copa Mundial con Alemania en una victoria de 4-0 sobre Australia y anotó su primer gol internacional, camisetas barcelona el tercero del partido. A partir del 5 de marzo de 2019, el técnico de la selección alemana anunció que no será convocado al combinado nacional, ya que se iniciará un nuevo proceso.
