2005年，平山相太代表日本第二次参加世界青年足球锦标赛，在小组赛与荷兰的比赛中打进一球。2007年，在北京奥运会亚洲区预选赛中平山相太打进5个进球，可是最终他没能入选日本参加奥运会的名单。2010年1月6日，平山相太在2011年亚洲盃外围赛和也门的赛事中第一次代表国家队出场，他在这场比赛中上演帽子戏法，帮助日本3比2击败对手。