萤入选日本U23国家队参加在广州举行的2010年亚洲运动会足球项目比赛名单。山口萤和山村和也组成日本队的双中场，在此次赛事中的所有比赛都获得出场机会，并帮助日本队首度获得亚运会男足项目的金牌。2012年7月，山口萤入选日本国奥队参加2012年夏季奥林匹克运动会男子足球比赛的18人名单。山口萤参加了日本队的全部比赛，并帮助球队获得奥运会的第四名，这是日本男足在1968年本土举办的奥运会之后取得的最好成绩。2013年7月，山口萤入选日本国家足球队参加2013年东亚杯的23人名单。7月21日，山口萤在日本