Он родился в семье футболиста Хайнца Кастера, выступавшего за «Санкт Паули». Фамилию своего приёмного отца Мюллера он взял лишь в 1973 году.
Клубная карьера
В немецкой Бундеслиге Дитер Мюллер сыграл 303 матча и забил 177 голов, что позволило ему расположиться на 7 месте в рейтинге лучших бомбардиров Германии.
Его профессиональная карьера началась в 1972 году в клубе «Киккерс», где он выступал ещё имея фамилию своего родного отца Кастер. За сезон он провёл лишь два матча и в 1973 отправился в «Кёльн» уже под фамилией Мюллер.
С «Кёльном» Дитер два раза был обладателем кубка и один раз чемпионом Германии. Особой его заслугой были шесть забитых мячей (на 12, 23, 32, 52, 73 и 85-й минуте) в матче против «Вердера» (итоговый счёт 7:2). Видеозаписи этого матча отсутствуют, так как телеоператоры объявили забастовку в этот день. В том же сезоне Мюллер стал лучшим бомбардиром Германии (24 гола в 33 матчах). Лучшим бомбардиром он был и в предыдущем сезоне (34 гола в 34 матчах). В конце года Дитер был выбран читателями кёльнской газеты Express лучшим бомбардиром века.
После ухода из «Кёльна» Мюллер играл в «Штутгарте», французском «Бордо», швейцарском «Грассхоппер», затем вернулся в Германию где подписал договор с «Саарбрюккеном». Свою карьеру Дитер закончил в своём родном Оффенбахе, играя за свой первый клуб «Киккерс».
Карьера в национальных сборных
В сборной Мюллер дебютировал на Евро 1976, где он сыграл значительную роль в том что немцы дошли до финала. В матче против Югославии, когда немцы проигрывали 1:2, Дитер вышел на замену и забил три гола, что позволило Германии победить 4:2 в овертайме.
Продолжению успешной карьеры Мюллера в сборной помешали его разногласия с тогдашним тренером Хельмутом Шёном.
Достижения
1975 — второе место в рейтинге лучших бомбардиров (после Юппа Хайнкеса) с 24 голами.