Stekelenburg nousi maajoukkueen kiistattomaksi ykkösmaalivahdiksi edellisen aloittajan Edwin van der Sarin lopetettua maajoukkueuransa EM-kisojen 2008 jälkeen. Hän pelasi kaikki seitsemän ottelua Alankomaiden saavuttaessa hopeaa MM-kilpailuissa 2010. Hän pelasi kaikki Alankomaiden kolme ottelua EM-kilpailuissa 2012. Hän kuitenkin menetti ykkösmaalivahdin paikkansa saman vuoden lopulla ja pelasi lokakuun 2012 jälkeen seuraavat neljä maaotteluaan vasta loka-marraskuussa 2016. Tämän jälkeen tuli 4,5 vuoden tauko, kunnes hän pelasi kesäkuussa 2021 ystävyysottelun Georgiaa vastaan ja hänet valittiin saman kesän EM-kilpailuihin, jossa hän on pelannut joukkueen ykkösmaalivahtina.