Стонтон стал самым молодым игроком в составе сборной Ирландии, которая приняла участие в чемпионате мира 1990 года. Несмотря на это, Стив принял участие во всех матчах команды и дошёл с ней до четвертьфинала первенства (её лучший результат в истории), где ирландцы уступили итальянцам. В 1994 он снова сыграл во всех матчах команды, которая приняла участие в чемпионате мира в США. В 2002 году на чемпионате мира в Японии и Корее Мик Маккарти назначил Стива капитаном команды после того, как перед самым началом турнира из-за ссоры с главным тренером из состава сборной был отчислен Рой Кин. Стонтон и на этот раз принял участие во всех матчах своей команды — поединок против Германии в рамках группового этапа стал для него сотым в цветах национальной команды Ирландии. Сразу после поражения от испанцев в плей-офф Стонтон заявил о завершении международной карьеры.