أكمل هذه الجملة: بعد موسم 2013–14، وقع مولر عقدًا جديدًا يبقيه في بايرن حتى عام 2019 ورفض عرضًا من مانشستر يونايتد. [8] لعب مولر في
كأس السوبر الألماني 2014 والتي كانت أول مباراة لبايرن في موسم 2014–15. خسر بايرن المباراة 2–0. كان هدفه الأول في الموسم ضد بروسيا مونستر في كأس ألمانيا في 17 أغسطس 2014. ثم في المباراة الافتتاحية للدوري الألماني، في 22 أغسطس 2014، سجل مولر الهدف الافتتاحي لموسم الدوري لبايرن ميونخ ضد فولفسبورغ. حقق بايرن الفوز بالمباراة 2–1. في 11 مارس 2015، سجل مولر ثنائية ضد شاختار دونيتسك في الفوز 7–0 ليتعادل مع زميله السابق ماريو غوميز باعتباره اللاعب الألماني الأكثر تسجيلًا في تاريخ دوري أبطال أوروبا. أصبح بعد ذلك القائد عندما سجل في فوز 6–1 على بورتو في 21 أبريل 2015. أنهى الموسم برصيد 13 هدفًا في 32 مباراة بالدوري، بالإضافة إلي تسجيله لهدف في خمس مباريات في كأس ألمانيا، وسجل سبعة أهداف في عشر مباريات في دوري أبطال أوروبا.