Pärast doktorikraadi omandamist geograafias Marburgi ülikoolis (Saksamaa) hõlmas Jan Marco Mülleri karjääri teadusjuhtimise ametikohti Leipzigis (Saksamaa) asuvas Helmholtzi keskkonnauuringute keskuses (UFZ), endises Teadusuuringute Ühiskeskuse Keskkonna- ja Säästvuse Instituudis (IES). Ispras (Itaalia) ja Ühendkuningriigi Ökoloogia ja Hüdroloogia Keskus (UKCEH) Wallingfordis (Ühendkuningriik).
Olles olnud Brüsselis asuva Euroopa Komisjoni Teadusuuringute Ühiskeskuse JRC peadirektori assistent (2009–2012), juhtis ta Euroopa Komisjoni presidendi esimese teadusliku peanõuniku bürood (2012–2015) ja seejärel aitas komisjoni praeguse teadusliku nõustamise mehhanismi loomine. Aastatel 2017–2020 töötas ta Viinis (Austria) Rahvusvahelises Rakendussüsteemide Analüüsi Instituudis (IIASA) teadusdiplomaatia koordinaatorina, direktoraadi büroo juhatajana ja operatiivjuhi kohusetäitjana.
Aastatel 2020–2022 töötas ta Euroopa välisteenistuse (EEAS) esimese teadus- ja tehnoloogianõunikuna, enne kui liitus teadusuuringute ja innovatsiooni peadirektoraadiga teadusdiplomaatia ja mitmepoolsete suhete koordinaatorina, kus ta juhib praegu Euroopa teadusdiplomaatia raamistiku väljatöötamist. .