2000年，拜仁将还不满11岁的穆勒从帕尔俱乐部带到青训营，对这名少年而言，这是他梦想成真的一天，在几年后的一次采访时，穆勒说道：“我早就是一名拜仁球迷，我一直都渴望为这支俱乐部效力。”由于穆勒的家乡距离慕尼黑很近，他也把这座城市当作了自己的故乡，在上个月的一次与球迷在线聊天的活动中，穆勒就坦言道：“我在慕尼黑已经待了16年，我对拜仁的感情不是那些只待了1、2年的球员可以相比的。”
然而拜仁青训营并不如很多人想像的那般轻松，这里走出过拉姆、小猪等佼佼者，但更多的是那些默默无闻的失败者。就以穆勒同时期为例，和他一道在2000年来到拜仁的球员，到了5年之后，留队的只剩下包括穆勒在内的4名球员，可见青训竞争之残酷，但穆勒无疑是他们当中的幸运儿，当31岁的萨巴还在拜仁二队踢球时，19岁的他便已经被提拔上了拜仁一队，并深得主帅范加尔重用。他可以说是拜仁青训营百里挑一甚至千里挑一的精英。
在拜仁青训营的8年时光，对穆勒而言是紧张而充实的，除了每日的训练之外，穆勒还完成了中学的学业，每周他都要坐火车往返于学校和训练场之间，穆勒回忆道：“我们的教练要求我们不光要有强健的体魄，更要有睿智的头脑。他甚至强调学业要放在训练前面。”在穆勒的成长过程中，这段学习时光自然也给他留下了难忘的回忆和一生受用不尽的财富。
在青训营期间，穆勒还得到了许多和大牌球星切磋的机会，他透露自己曾和巴拉克、马凯这些球星在训练场上对抗过，并且不落下风，这样的出色表现也让穆勒深得拜仁教练组器重，早在2016年夏天的一次专访中，拜仁历史上的传奇球星盖德穆勒就点名称赞了和他同姓的这名小将的出色表现，看好他成为拜仁青训营脱颖而出的球星，最终穆勒也没有辜负前辈的希望，在一年之后便让盖德穆勒的期望变为了现实。
在拜仁青训营崭露头角的穆勒也很快吸引了众多德国劲旅的关注，慕尼黑1860和斯图加特都曾派出球探考察穆勒，而2008/09赛季的黑马球队霍芬海姆更是付诸行动，在2016年年底，刚刚夺得德甲半程冠军的霍芬海姆私下接触穆勒，打算用一份丰厚的合同将其签下，并且许诺给他比在拜仁多得多的出场机会。由于当时穆勒的合同将在2016年夏天到期，因此他只要接受这份合同，就能以自由身走人，等待他的将是德甲的诱惑和丰厚的收入。
但出人意料的是，穆勒干脆的拒绝了霍芬海姆的提议，他表示自己更愿意在拜仁证明自己，事后穆勒对《图片报》说道：“霍芬海姆自然是一个不错的选择，但我在拜仁已经待了9年，这里我感觉一切都很好，今后我还期待能够在这里获得更多成就。”穆勒不光拒绝了对方，而且还将此事告知了经理赫内斯，后者立马打电话将霍芬海姆的亿万富翁老板霍普骂了个狗血喷头。
不过穆勒也要感谢霍芬海姆，正是他们的求购，才让拜仁意识到了自己队中还有这样的瑰宝，于是很快，穆勒便得到了一份为期2年、截止到2016年的新合同。而时任拜仁主帅的克林斯曼也被要求给穆勒更多的机会，可以说穆勒的职业生涯正是因此迎来了转机。
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