Etter examen artium ved Bergen katedralskole 1852 og cand.med. ved Universitetet i Christiania 1860 var han privatlege frem til 1865, da han reiste til kontinentet for å studere øye- og øresykdommer, samt kurbading som terapi. I 1873 ble han ansatt i fysiologi ved Det Kongelige Frederiks Universitet og skrev om mineralvann og den svenske legen August Almén. Han startet Fysiologisk Institutt i 1875, og ble derfor professor i 1877, som faren (brigadeelgen) også var i sin tid, men var astmatiker og døde av lungebetennelse i 1889, 55 år gammel.
Forfatteren Amalie Skram var Jacobs svigerinne, i tiden 1864-82 gift med Jacobs bror Bernt Ulrik August Müller (1837–98), og de fikk i 1864 sønnen Jacob. Jacob og Bernts far var brigadeelge Jacob Worm Skjelderup Müller (1793–1863). Jacobs sønn Jacob S. Worm-Müller (1884–1963) ble professor i historie og ekspert på Unionsoppløsningen i 1905. Jacobs dattersønn var Ole Jacob Worm-Müller Malm, som var medisinsk professor og ble kalt Ole Malm (1910–2005)
Jacob Worm-Müller (1874). August Alméns Skrift og Mineralvandfabrikerne i Christiania. Cammermeyers forlag. 50 s. [Tilrettelegging av den svenske Jemförelse mellan naturliga och konstgjorda helsovatten, sådana de i handeln förekomma]
Jacob Worm-Müller (1875). Om mineralvandfabrikationen i Christiania. Th. Steen. 31 s.
Jacob Worm-Müller (1875). Transfusion und Plethora : eine physiologische Studie. Christiania. 125 s.
Jacob Worm-Müller (1879). Om Ernæring og Forpleining. Foredrag holdte ved Kristiania Universitet og i det medicinske Selskab. Kristiania. 88 s.
Jacob Worm-Müller og Jacob G. Otto (1884). Medicinsk-kemisk praktikum. Th. Steens.
Jacob Worm-Müller og Jacob G. Otto (1886). Lærebog i blodets og lymfens fysiologi. Kristiania. 180 s.