در سال ۲۰۱۰ گورتزکا به تیم ملی المان زیر ۱۶ سال دعوت شد و در ۵ بازی ۲ گل به ثمر رساند. او در تیم زیر ۱۷ سال المان در ۱۷ بازی ۵ گل زد و در زیر ۲۱ سال در ۱۰ بازی فقط یک گل به ثمر رساند در این بازی‌ها او کاپیتان تیم بود. لئون به تیم ملی المان در المپیک ریو ۲۰۱۶ دعوت شد و به عنوان کاپیتان نیز انتخاب شد اما در همان بازی اول مقابل مکزیک مصدوم شد و به جای آن مکس میر کاپیتان تیم شد. گورتزکا از سال ۲۰۱۴ برای تیم ملی فوتبال المان بازی می‌کند. او در ۵ بازی موفق به زدن ۳ گل شده‌است؛ هرسه گل را در جام کنفدراسیون‌ها ۲۰۱۷ به ثمر رسانده‌است. وی را میشائل بالاک جدید در خط هافبکی آلمان می‌دانند