לליטבארסקי הייתה קריירה בינלאומית עשירה בנבחרת גרמניה המערבית, אותה הוא ייצג בחמישה טורנירים גדולים. במונדיאל 1982 היה חלק מחוליית התקפה עם קרל היינץ רומניגה וקלאוס פישר, שהציגה כדורגל יעיל והתקפי באותו טורניר, ונעצרה רק במשחק הגמר על ידי נבחרת איטליה. ביורו 1984 ליטבארסקי היה חלק מהנבחרת שנכשלה והודחה כבר בשלב הבתים. במונדיאל 1986 גרמניה המערבית שוב הציגה כדורגל מצוין, ושוב הפסידה במשחק הגמר, הפעם לנבחרת ארגנטינה, אך הפעם ליטבארסקי סופסל בשלבי ההכרעה על ידי המאמן פרנץ בקנבאואר. ביורו 1988 ליטבארסקי היה חלק מהנבחרת שהודחה בחצי הגמר על ידי נבחרת הולנד. במונדיאל 1990 זכה ליטבארסקי לראשונה בתואר בינלאומי לאחר טורניר מצוין מבחינה אישית וקבוצתית, כאשר נבחרתו זכתה בטורניר לאחר שגמלה במשחק הגמר לנבחרת ארגנטינה על ההפסד בגמר המונדיאל הקודם. לאחר הזכייה של גרמניה המערבית במונדיאל 1990, פרש ליטבארסקי מהנבחרת, לאחר ששיחק בה תשע שנים, וכבש 18 שערים ב-73 הופעות.