Müller jest wychowankiem małego klubu FC Meyrin, w którym grał w zespołach juniorskich, między innymi razem z obecnym kolegą z reprezentacji, Johannem Vogelem. Następnie był zawodnikiem Servette Genewa, pochodzącego z miejscowości, w której się urodził i wychował.

Zimą 1999 Müller przeniósł się do Zurychu podpisując kontrakt z tamtejszym klubem Grasshoppers. Po jego odejściu mistrzem kraju zostało Servette, a nowy klub Müllera wywalczył wicemistrzostwo Szwajcarii. W sezonie 1999/2000 Grasshoppers było dopero 4. w lidze, ale Müller należał do najlepszych zawodników sezonu i latem otrzymał oferty przejścia do silniejszych klubów Europy.

Müller wybrał francuski Olympique Lyon, który dopiero co zaczynał stawać się czołową drużyną w kraju. W Ligue 1 Patrick zadebiutował 29 lipca 2000 w zremisowanym 2:2 na Stade Gerland meczu ze Stade Rennais FC. Szybko wywalczył miejsce w podstawowym składzie i w lidze wystąpił w 30 meczach oraz strzelił w nich 1 gola (w wygranym 5:0 meczu z RC Strasbourg), a zespół z Lyonu odniósł swój pierwsze od kilku lat sukcesy, jakim było wywalczenie Pucharu Ligi Francuskiej oraz wicemistrzostwa kraju. Müller wystąpił z zespołem także w Lidze Mistrzów dochodząc z zespołem do drugiej fazy grupowej. W sezonie 2001/2002 Olympique po raz pierwszy w historii został mistrzem Francji, a i duży w tym udział miał Müller, który rozegrał 30 meczów na środku obrony zespołu. W Lidze Mistrzów zespół odpadł już po fazie grupowej, a w Pucharze UEFA w 1/8 finału po dwumeczu ze Slovanem Liberec. W sezonie 2002/2003 szwajcarski obrońca wystąpił w 35 meczach i po raz drugi z rzędu przyczynił się do wywalczenia przez francuski klub mistrzostwa. Jednak w europejskich pucharach drużyna znów nie osiągnęła sukcesów i odpadła najpierw z Ligi Mistrzów (faza grupowa), a potem z Pucharu UEFA po słabych meczach z tureckim średniakiem Denizlisporem. W sezonie 2003/2004 Müller rozegrał 36 meczów i zdobył 1 gola, a z Lyonem trzeci raz został mistrzem kraju, a Lidze Mistrzów klub dotarł do ćwierćfinału odpadając w nim z późniejszym triumfatorem, FC Port

Latem 2004 Müller dość niespodziewanie przeniósł się do hiszpańskiego średniaka RCD Mallorca. W Primera División zadebuitował 29 sierpnia w przegranym 0:1 meczu z Realem Madryt. Podczas pobytu w tym klubie miał jednak problemy zdrowotne i przez pół roku wystąpił ledwe w 6 ligowych meczach. Zimą 2005 Müller został wypożyczony na pół roku do FC Basel. Tam odzyskał dawną formę i po raz pierwszy karierze został mistrzem Szwajcarii. W klubie z Bazylei Müller spędził także rundę jesienną sezonu 2005/2006.

Zimą Patrick wrócił do Olympique Lyon. Grał w pierwszym składzie i wystąpił w nim w 12 meczach zdobywając 1 gola (z FC Metz). W Lidze Mistrzów dotarł do ćwierćfinału, za to w lidze Lyon po raz piąty z rzędu został mistrzem kraju (czwarty raz z Müllerem w składzie). Natomiast od początku sezonu 2006/2007 Müller był już tylko rezerwowym w Lyonie i przegrywał rywalizację o miejsce w składzie z Brazylijczykami Crisem i Claudio Caçapą. W trakcie drugiego pobytu Stade Gerland rozegrał 33 spotkania i zdobył jedną bramkę.

W paźdźierniku 2008 przeszedł do innego pierwszoligowca - AS Monaco. W jego barwach pierwszy występ zanotował 17 stycznia 2009 w zremisowanym 2-2 ligowym meczu z SM Caen.