Eine Einladung des nigerianischen Fußballverbands, in der Nationalmannschaft zu spielen, lehnte Owomoyela, dessen Vater Nigerianer ist, ab und ging auf das spätere Angebot des Deutschen Fußball-Bunds ein. Owomoyela wurde vom Bundestrainer Jürgen Klinsmann als Neuling für die Asienreise der deutschen Fußballnationalmannschaft vom 13. bis 22. Dezember 2004 nominiert. Am 16. Dezember 2004 absolvierte er in Yokohama sein erstes Länderspiel. Er nahm mit der Nationalmannschaft am Konföderationen-Pokal 2005 teil, wurde dort allerdings nicht eingesetzt.