Wambach joue en équipe nationale des États-Unis de 2003 à 2015. Elle compte 255 sélections et 184 buts marqués. Elle participe à la Coupe du monde féminine de football 2007 avec les États-Unis. Elle inscrit 6 buts lors de la compétition, finissant ainsi deuxième meilleure buteuse du tournoi, à égalité avec la norvégienne Ragnhild Gulbrandsen et juste derrière la brésilienne Marta (7 buts).