Профессиональную карьеру начал в 2005 году в клубе Немецкой хоккейной лиги Айсберен Берлин. В 2007 году перешел в Кёльнер Хайе. Первый год своего выступления а этом клубе был не удачным для Мюллера. Но в сезоне 2009-2010 Мюллер набрал максимальное количество очков в своей карьере (56 очков в 53 играх), и это не осталось не замеченным со стороны руководства сборной Германии по хоккею. Марцель Мюллер принимал участие в составе сборной Германии по хоккею на зимних Олимпийских играх 2010 и на Чемпионате мира по хоккею с шайбой 2010. 14 июля 2010 года, Мюллер подписал двухлетний контракт начального уровня с Торонто Мейпл Лифс, но для получения опыта приближенным к играм в НХЛ играет в фарм клубе Торонто Марлис.