2017年入选日本国家足球队2017年东亚杯大名单，并在12月12日对中国队第一次代表日本国家队出战。在2018年世界杯，植田直通作为仅有的8名在日本国内联赛效力的球员之一入选了最终23人大名单，但是他并没有得到过出场机会。10月14日，日本对科特迪瓦进行到补时阶段，柴崎岳助攻替补登场2分钟的植田直通头球绝杀，日本1-0战胜科特迪瓦。