Müllers Anliegen war es, die Wissenschaftlichkeit der Physiologie zu begründen. Er bezeichnete sie als "Lebenslehre", die er gegen eine rein empirische Physiologie und eine spekulative Naturphilosophie abgrenzte. Im Zentrum seiner Forschungen stand die Sinnesphysiologie, für die er das Gesetz der spezifischen Sinnesenergie formulierte, wonach jedes Sinnessystem unabhängig vom Reiz eine seiner Energie entsprechende Empfindung hat. Auf den Gebieten der Embryologie, Pathologie, Neurohysiologie gewann er neue Erkenntnisse und machte er zahlreiche Entdeckungen. Später wandte sich Müller der vergleichenden Anatomie und Morphologie der Seetiere zu und verlieh der Meeresforschung weitreichende Impulse. Von Müller publizierte Schriften: Neben seinem Handbuch der Physiologie 1 2 veröffentlichte er unter anderem folgende Arbeiten: Zur vergleichenden Physiologie des Gesichtssinns (1826); Uber die phantastischen Gesichtserscheinungen (1826); Bildungsgeschichte der Genitalien (1830); De glandularum secerneniium structura (1830); Beiträge zur Anatomie und Naturgeschichte der Amphibien (1832); Handbuch der Physiologie des Menschen für Vorlesungen (2 Bde., 1833-40); Vergleichende Anatomie der Myxinoiden (1834-43) Systematische Beschreibung der Plagiostomen (mit Friedrich Gustav Jakob Henle, 1841); System der Asteriden (mit Franz Hermann Troschel, 1842); Vergleichende Anatomie der Myxinoiden (1834-43); Systematische Beschreibung der Plagiostomen (mit Friedrich Gustav Jakob Henle, 1841); System der Asteriden (mit Franz Hermann Troschel, 1842); Horae ichthyologicae (mit Franz Hermann Troschel, 1845-49).