Кристоф-Маттиас Мюллер обучался игре на скрипке у Ганса Хайнца Шнеебергера, Александра Вейнкопа и Вальтера Левина в Базеле. Окончил дирижерское отделение университета Цинциннати (США, класс Герхарда Самуэля). В 1995 г. был дирижером-стажером в Музыкальном центре Тэнглвуда (Массачусетс, США), где работал с Сейджи Озавой, Робертом Спано и Леоном Флейшером.
В 1996 г. стал ассистентом дирижера Немецкого симфонического оркестра, где работал с Владимиром Ашкенази. С этим оркестром Кристоф-Маттиас Мюллер дебютировал как дирижер. В 2000 г. одержал победу на Международном конкурсе дирижеров в Кадакесе (Испания).
В 2001-2005 Кристоф-Маттиас Мюллер — ассистент маэстро Клаудио Аббадо в Молодежном оркестре им. Густава Малера, где он также сотрудничал с такими дирижерами, как Марис Янсонс, Франц Вельзер-Мест, Иван Фишер, Пьер Булез. Вместе с этим оркестром выступал на Пасхальном фестивале в Люцерне, а также в Лозанне. Был ассистентом дирижера Фестивального оркестра Люцерна с момента создания оркестра в 2003 г. до 2005 г. В сезоне 2004/05 — главный дирижер Симфонического оркестра Каира, с которым продолжает сотрудничество в качестве приглашенного дирижера. С сезона 2005/06 — художественный руководитель и главный дирижер Симфонического оркестра Геттингена.
Постоянно сотрудничает с Рейнской национальной оперой, где весной 2006 года продирижировал французской премьерой балета Ханса Вернера Хенце «Ундина». Сотрудничал со многими ведущими оркестрами, среди которых Чешский филармонический, Национальный оркестр Лиона, цюрихский Тонхалле, Симфонический оркестр Би-би-си Уэльса, симфонические оркестры радио Берлина и Франкфурта, оркестр RAI Турина, Оркестр итальянской Швейцарии, Государственная капелла Веймара, ансамбль солистов Берлинского филармонического оркестра. Сотрудничал с такими солистами, как Дмитрий Ашкенази, Пауль Бадура-Шкода, Рено и Готье Капюсоны, Штефан Дор, Рейнхольд Фридрих, Кирилл Герштейн, Симона Кермес, Эммануэль Паю, Чарльз Розен и Франк Петер Циммерман.
В январе 2006 года впервые сыграл в Москве с Российским национальным оркестром. В Большом театре России дебютировал в сезоне 2009/10 постановкой оперетты И. Штрауса «Летучая мышь».
