Рената Мюллер родилась 26 апреля 1906 года в Мюнхене. Её отец, историк и филолог Карл Мюллер, работал главным редактором в газете M?nchener Neueste Nachrichten, мать увлекалась живописью. В 1914 году семья Ренаты перебралась в Данциг, а через десять лет — в Берлин, где её отец получил должность в газете Berliner Tageblatt.
Не закончив гимназии, Рената начала посещать школу актёрского мастерства, где одним из её преподавателей был известный в Германии кинорежиссёр-австриец Георг Вильгельм Пабст. Благополучно выдержав экзамен в марте 1925 года, Рената вошла в состав труппы театра Harzer Bergtheater в городе Тале, где Пабст работал режиссёром, и дебютировала на сцене в роли Елены в спектакле «Сон в летнюю ночь» по пьесе Шекспира.
Несколько лет Рената довольно успешно выступала в театре, затем в 1928 году на неё обратил внимание режиссёр Райнхолд Шунзель и предложил сняться в комедии «Петер-матрос», где сам играл главную роль. В 1930 году она приняла участие в социальном фильме «Бунт в воспитательном доме» по мотивам пьесы Петера Мартина Лампеля, которая двумя годами ранее была поставлена в театре и вызвала бурные дискуссии. Рената довольно легко осуществила переход в звуковое кино. Её первым звуковым фильмом была мелодрама 1930 года «Любовь на ринге», где она исполнила роль невесты боксера Макса Шмелинга (он сыграл в этом фильме роль самого себя). Обладая хорошими вокальными данными, Рената часто играла в музыкальных картинах, а её песня из фильма 1931 года «Личная секретарша» стала популярным шлягером.
Расцвет кинокарьеры Ренаты пришёлся на 1931 ? 1933 годы. В этот период на экраны выходило по пять-шесть фильмов с её участием ежегодно, преимущественно это были лёгкие, ироничные комедии. Актриса часто снималась у Райнхолда Шунзеля. Всего они выпустили восемь фильмов, а наиболее популярным из них стала комедия 1933 года «Виктор и Виктория», где Рената предстала в роли певицы Сюзанны Лор, которая вынужденно выступает под мужским именем и из-за этого попадает в различные курьезные ситуации.
Начиная с 1934 года карьера актрисы пошла на спад. Она по-прежнему была популярна у публики, однако из-за отказа сотрудничать с нацистами и сниматься в пропагандистских фильмах практически исчезла с экрана. Положение усугублялось ещё и тем, что в то время у Ренаты была любовная связь с банкиром-евреем. На волне националистических настроений в Германии он был вынужден эмигрировать, и актриса тяжело переживала разлуку.
Ренату стала одолевать депрессия, она пристрастилась к морфину и алкоголю, испытывала приступы эпилепсии. В конце концов её определили на лечение в один из санаториев Берлина, а 1 октября 1937 года Рената Мюллер скончалась при невыясненных обстоятельствах. Ранняя гибель актрисы — она едва перешагнула тридцатилетний рубеж — вызвала массу слухов. Изложенная в газетах официальная версия гласила, что её смерть наступила в результате передозировки снотворного, однако согласно другому предположению актриса покончила с собой, выбросившись из окна. Вне зависимости от того, каким способом Рената свела счеты с жизнью, неизвестно, что именно могло толкнуть её на этот поступок — депрессия, одиночество или конфликт с властями.