En noviembre de 2019, fue nombrado entrenador interino del Bayern de Múnich tras la salida de Niko Kovač y cinco meses después le ampliaron su contrato hasta 2023.
En su primera temporada consiguió ganar el triplete al ser campeón de la Bundesliga, la Copa de Alemania y la Champions League, incluyendo en el certamen continental el famoso 2-8 al Barcelona en cuartos de final.
Posteriormente también llevó a su equipo a conquistar la Supercopa de Alemania, la Supercopa de Europa y el Mundial de Clubes, completando un año de ensueño con el Bayern.
Sin embargo, el 17 de abril de 2021, poco antes de conquistar una nueva Bundesliga, anunció su voluntad de dejar el banquillo del Allianz Arena a final de temporada.