Ayase Ueda spielte 19-mal in der U21-Nationalmannschaft und neunmal in der U23-Nationalmannschaft. Seit 2019 spielt er für die japanische Fußballnationalmannschaft. Sein Nationalmannschaftsdebüt gab er am 18. Juni 2019 im Spiel der Copa América gegen Chile im Estádio do Morumbi in São Paulo.