Für China nahm Liu Wei im Juniorenbereich an den U18-Weltmeisterschaften der Division III 2007 und der Division II 2008 und 2009 sowie den U20-Weltmeisterschaften 2008 und 2009 in der Division II teil. Im Seniorenbereich stand der Angreifer im Aufgebot Chinas bei den Weltmeisterschaften der Division II 2011 und 2012. Zudem vertrat er seine Farben bei den Winter-Asienspielen 2017.