O jogador de 34 anos fez sua estreia na seleção em março de 2010, ano em que jogou a Copa do Mundo da África do Sul.
A derrota na prorrogação para a Espanha, pelas quartas de final da Euro 2024, foi a última partida de Müller com a camisa da Mannschaft. Nesta Eurocopa, o atacante do Bayern de Munique jogou um total de 56 minutos em dois jogos, dando uma assistência na vitória sobre a Escócia.
Após a derrota para a Espanha em Stuttgart, o atacante já havia considerado a possibilidade de aposentadoria da equipe nacional. "Realisticamente, é possível que essa tenha sido minha última partida pela seleção", disse ele.
O maior sucesso de Thomas Müller com a Alemanha foi o título mundial no Brasil, em 2014. Ele fez parte da lendária equipe que goleou o país anfitrião por 7 a 1 no Mineirão.
Em suas 131 partidas pela seleção, o carismático atacante nascido em Weilheim contribuiu com 45 gols e 41 assistências.