Johannes Müller gehört zu den Schlüsselfiguren der Medizin- und Wissenschaftsgeschichte des 19. Jahrhunderts. Zum einen steht der Gelehrte für den Übergang von der Naturphilosophie zu einer neuen Auffassung von Biologie und Medizin als Naturwissenschaften, die auf Beobachtung und Experiment, also auf wissenschaftlichen Methoden, und nicht auf Spekulation gegründet sind.
Zum anderen kennzeichnet es Müllers Stellung am Beginn der modernen Naturwissenschaften, dass er noch ein ganzes Wissensuniversum vertrat, das erst unter seinen Nachfolgern in verschiedene Lehr- und Forschungsgebiete zerfiel. Dazu zählten die Physiologie, die Anatomie, die Pathologie, die Embryologie und die Zoologie: Die wichtigsten Grundlagenfächer also sowohl der Medizin als auch der Biologie. Beiden Wissenschaften gilt Müller deshalb als Ahnherr.
Auf der Grundlage seines Werkes etablierten Müllers Schüler, darunter Hermann von Helmholtz, Emil Heinrich Du Bois-Reymond und Rudolf Virchow in der Mitte des 19. Jahrhunderts die moderne naturwissenschaftliche Medizin.
Zu Müllers Institut an der Berliner Universität gehörte auch das so genannte Anatomische Museum, eine Sammlung von Präparaten menschlicher und tierischer Körperteile, die das Ausgangsmaterial für vergleichend-anatomische Studien bereitstellte. Diese Sammlung wurde von Müller ganz erheblich erweitert. Mit einem Degen bewaffnet soll Müller seine »Schätze« während der revolutionären Unruhen von 1848 Tag und Nacht persönlich bewacht haben, um sie vor militanten Studenten zu schützen. Als Rektor der Universität aber suchte er die Vermittlung zwischen der Regierung und den Studenten.