Изучал общее и сравнительное языкознание, славянские языки, германистику и санскрит в 1908-1909 гг. в Цюрихе и с 1909 г. в Лейпциге. В 1914 г. защитил кандидатскую диссертацию. В 1919-1921 гг. работал библиотекарем в гамбургской Библиотеке коммерции. С 1922 г. доцент, с 1928 г. профессор кельтских языков в Гамбурге. Свободно владел гэльским языком.
В 1932 году вступил в НСДАП, в 1933 году — в СА. Считался убеждённым нацистом и по этой причине добился карьерного продвижения: так, в 1936 г. он сменил на посту заведующего кафедрой кельтской филологии Берлинского университета Юлиуса Покорного. В том же году возглавил Германское общество по кельтским исследованиям. Назначение Мюльхаузена было связано с неосуществлённым намерением основать Институт кельтологии при Страсбургском университете.
В 1937 г. совершил исследовательскую поездку в Ирландию, где в графствах Слайго и Донегал сделал значительное количество снимков, которые впоследствии использовались в вермахте.
С началом Второй мировой войны Мюльхаузен был привлечён к пропаганде на Ирландию (с 1940 г. вёл радиопередачи в пропагандистской организации Rundfunkhaus), призванной разжечь стремления ирландцев к сепаратизму. В июле 1942 г. возглавил исследовательский отдел кельтской филологии Аненербе, а также подотдел "Франция". В задачи отдела входило, помимо стратегических задач, изучение кельтских народов как носителей дохристианской культуры и влияние викингов на ирландцев, валлийцев, скоттов и бретонцев. Редактировал «Журнал по кельтской филологии и этнографии». Считался ведущим немецким кельтологом Третьего рейха.
В 1943 г. перешёл из СА в CC и 13 июля того же года получил назначение в Личный штаб рейхсфюрера СС. В 1944 году выполнял поручения Аненербе во Франции, в частности, в Бретани.