Nach Auftritten für die norwegischen U-18- und U-19-Auswahlen machte Morten Gamst Pedersen vor allem ab 2001 als U-21-Nationalspieler auf sich aufmerksam und erzielte in 18 Partien bis 2004 zehn Tore. Noch vor seinem Wechsel nach England im Sommer 2004 hatte er bereits in der A-Nationalmannschaft debütiert, dort am 18. Februar 2004 auf Anhieb zwei Tore zum 4:1-Sieg gegen Nordirland beigesteuert und sich damit in die Stammformation katapultiert. Wenngleich die jeweilige Qualifikation zu den Endrundenturnieren in den Jahren 2006, 2008, 2010 misslang, war Pedersen fortan stetig in der Nationalelf vertreten – das „Jubiläum“ zum 50. Länderspiel endete am 10. Juni 2009 gegen die Niederlande mit einer 0:2-Niederlage.