Müller ha estado en el once inicial en los primeros ocho partidos calificadores de Alemania para la Eurocopa 2012, todos acabaron en la victoria. Asistió cinco goles, dos para Miroslav Klose y otras tres contra Selección de fútbol de Austria el 2 de septiembre de 2011, lo cual le aseguró la clasificación a Alemania con dos partidos sin jugar. En su último partido de grupo, venció a los africanos por 3-0 (con dos goles de Alba y otro de Torres).
