Für die WM 2014 qualifizierte sich die Mannschaft mit Alderweireld ebenso wie für die EM-Endrunde im Jahr 2016 in Frankreich. Bei der WM-Endrunde 2014 in Brasilien gehörte er zum belgischen Kader und kam in den ersten beiden Gruppenspielen gegen Algerien und Russland zum Einsatz und wurde mit dem Team Gruppensieger. Alderweireld spielte auch im Achtelfinale gegen die Vereinigten Staaten und im Viertelfinale gegen Argentinien.