Pada 30 Januari 2009, Niedermeier dipinjamkan ke VfB Stuttgart hingga Juni 2010 untuk mendapatkan pengalaman bermain di tim utama. Di Stuttgart, Niedermeier mendapatkan kesempatan bermain lebih banyak. Pada 1 Maret 2009, ia melakukan debutnya di Stuttgart dan Bundesliga dengan kemenangan 2-0 melawan Karlsruher SC. Namun, pada pertandingan melawan Borussia Dortmund pada 7 Maret 2009, ia mengalami cedera pergelangan kaki yang membuatnya absen selama sebulan. Pada 9 Mei 2009, Niedermeier kembali ke starting line-up dan membantu Stuttgart meraih kemenangan 4-1 atas Wolfsburg. Di musim 2009-2010, Niedermeier mencetak gol pertamanya di Bundesliga dengan sundulan dalam hasil imbang 1-1 melawan Borussia Dortmund pada 28 Agustus 2009. Namun, ia harus bersaing dengan pemain lain seperti Serdar Tasci, Khalid Boulahrouz, dan Matthieu Delpierre untuk mendapatkan tempat di tim utama. Meski demikian, Niedermeier tetap mendapatkan kesempatan bermain dan membuat penampilan di Liga Champions UEFA.
Pada Februari 2010, Niedermeier menandatangani kontrak 4 tahun dengan VfB Stuttgart, yang membuatnya bertahan di klub tersebut hingga Juni 2014. Di musim tersebut, Niedermeier menjadi pemain inti Stuttgart dan membentuk pasangan bertahan sentral dengan Delpierre atau Tasci. Ia membantu tim mencapai posisi keenam di liga dan berhak berpartisipasi dalam Liga Europa UEFA musim berikutnya. Pada akhir musim 2009-2010, Niedermeier tampil dalam 14 pertandingan, mencetak satu gol, dan hanya kalah dua kali. Pada musim berikutnya, Niedermeier tetap menjadi pemain inti Stuttgart dan berkontribusi dalam kemajuan tim.