On January 13, 2010, Sugasawa estreou pelo Japão contra a Dinamarca. Em julho, foi convocada para a seleção japonesa Sub-20 para a Copa do Mundo feminina Sub-20 de 2010, jogando 2 jogos. Marcou seu 1° gol pelo Japão na vitória por 2 a 0, em 2 de marco de 2012, e se sagrou campeã. Disputou a Copa do Mundo Feminina de 2015, ficando com o vice-campeonato. Integrou também o elenco japonês na Copa da Ásia em 2014 e 2018, sendo campeã nas 2. Marcou o gol que deu a medalha de ouro ao Japão nos Jogos Asiáticos de 2018, ao bater a China por 1 a 0, marcado aos 90 minutos. Foi também convocada para a Copa do Mundo de Futebol Feminina de 2019, marcando um gol em 3 jogos.