Joachim Löw nominierte Wagner in den Kader der A-Nationalmannschaft für das Turnier um den Konföderationen-Pokal 2017 in Russland, bei dem Löw fast auf den kompletten Kader der WM 2014 verzichtete. In der Vorbereitung auf das Turnier gab Wagner am 6. Juni 2017 sein A-Länderspieldebüt beim 1:1 im Testspiel gegen die dänische Nationalmannschaft in Brøndby. Vier Tage später, am 10. Juni 2017, wurde er im WM-Qualifikationsspiel gegen San Marino eingesetzt, in dem er drei Tore erzielte. In seinen ersten fünf A-Länderspielen hatte Wagner fünf Treffer erzielt, was zuletzt Ronald Worm in den 1970er-Jahren gelungen war. Insgesamt hat Wagner acht Länderspiele absolviert. Beim Konföderationen-Pokal kam er beim 3:2-Sieg im ersten Gruppenspiel gegen Australien zum Einsatz und gewann mit der Mannschaft den Titel. Mit der Nationalelf qualifizierte er sich im selben Jahr für die Weltmeisterschaft 2018 in Russland, wurde aber nicht für den vorläufigen Kader des DFB für die Endrunde nominiert. Daraufhin trat er am 16. Mai 2018 mit sofortiger Wirkung aus der Nationalmannschaft zurück.