Di grande importanza, fra le monografie, è il manuale di fisiologia, lo "Handbuch der Physiologie des Menschen" edito in due volumi: il primo nel 1833 e il secondo nel 1840. L'importanza del manuale è stata notevole sia dal punto di vista didattico, in quanto era costantemente sottolineata la relazione fra fisiologia e clinica medica, sia dal punto di vista filosofico, in quanto divulgava in ambito scientifico il vitalismo, la dottrina filosofica secondo la quale i fenomeni della vita possiedono dei caratteri propri, grazie ai quali differiscono completamente dai fenomeni chimico-fisici. Müller riteneva infatti che la causa ultima dei fenomeni della vita fosse una "Lebenskraft" (forza vitale). Quest'ultimo aspetto, in realtà, contribuì ironicamente a rendere l'opera, nella seconda metà del XIX secolo, una delle fonti fondamentali del meccanicismo. A proposito degli organi di senso, Müller espone la sua teoria dell'"energia specifica di ciascun senso" secondo la quale è l'organo di senso a rispondere in modo determinato agli stimoli. Questa teoria, che era stata esposta inizialmente in un'opera del 1826 riguardante la visione, sarà sviluppata successivamente da Carlo Matteucci ed Emil Du Bois Reymond.