Già in vita, gli si attribuì il merito di aver innalzato la fisiologia alla dignità di scienza autonoma. La sua ricerca spaziò in tutti i campi della fisiologia e dell'anatomia anatomia umana normale e patologica, discipline che Müller cercò sempre di interpretare rigorosamente in senso meccanicistico. Sono molto noti i suoi studi di "fisiologia" sull'apparato digerente, sul sistema nervoso (teoria dell'energia specifica dei nervi), sul sangue e sul sistema linfatico, mentre fra i suoi "studi anatomici" si segnalano quelli nel campo dell'angiologia, degli organi di senso, sugli apparati della fonazione e dell'udito, sui gangli nervosi, sulle ossa, sulla cartilagini, sulle ghiandole endocrine, sui reni, ecc.