Debyyttinsä Saksan maajoukkueessa Goretzka teki toukokuussa 2014 Puolaa vastaan. Hänet valittiin alustavaan 30 pelaajan listaan vuoden 2014 MM-kisoihin, mutta loukkaantumisen myötä hän joutui jäämään pois jo ennen lopullisen kisajoukkueen valintaa. Hän palasi maajoukkueeseen marraskuussa 2016 ja teki ensimmäiset maaottelumaalinsa Maanosaliittojen cupissa 2017, yhden alkulohko-ottelussa Australiaa ja kaksi välieräottelussa Meksikoa vastaan. Hän oli Saksan voittoon päättyneen turnauksen paras maalintekijä. MM-kilpailuissa 2018 hän pelasi alkulohko-ottelussa Etelä-Koreaa vastaan.