Ballack debytoi Saksan aikuisten maajoukkueessa huhtikuussa 1999 ottelussa Skotlannin maajoukkuetta vastaan; Erich Ribbeck vaihtoi hänet kentälle kuudenkymmenen peliminuutin jälkeen Dietmar Hamannin tilalle. Arvokisoissa hän on esiintynyt tähän mennessä viidesti, ensimmäistä kertaa vuoden 2000 EM-kisoissa, joissa hän pelasi kuitenkin vain 63 minuuttia. Kaksi vuotta myöhemmin pelatuissa MM-kisoissa Ballack kuului Rudi Völlerin miehistön avainpelaajiin tehden niissä yhteensä kolme maalia, muun muassa voittomaalit puolivälieräottelussa Yhdysvaltoja ja välieräottelussa Etelä-Koreaa vastaan. Hän joutui olemaan kuitenkin sivussa Brasiliaa vastaan pelatusta loppuottelusta, koska oli saanut lohkovaiheen jälkeen kaksi keltaista korttia, neljännesvälierässä Paraguayta ja välierässä Etelä-Koreaa vastaan. Ballack kuului maansa miehistöön myös vuoden 2004 EM-kisoissa, joiden jälkeen Rudi Völlerin maajoukkueen peräsimessä korvannut Jürgen Klinsmann nosti hänet joukkueen kapteeniksi Oliver Kahnin tilalle. Ballack kuului Saksan MM-miehistöön myös vuoden 2006 kotikisoissa. Ballack pelasi Saksan joukkueessa, Sveitsissä ja Itävallassa järjestettävissä EM-kisoissa,joissa Saksa sijoittui hopealle.