De Bruyne odohral prvý zápas v reprezentácii v roku 2010 a odvtedy odohral 65 zápasov a strelil 15 gólov. Bol súčasťou tímu, ktorý sa dostal do štvrťfinále na Majstrovstvách sveta 2014 a na Eure 2016. V roku 2018 reprezentoval Belgicko na Majstrovstvách sveta, kde získal bronzovú medailu po výhre nad Anglickom.