Op 23 mei 2012 debuteerde Oduamadi in het Nigeriaans nationaal elftal tegen Peru. Op 23 maart 2013 scoorde hij zijn eerste doelpunt voor Nigeria in de WK-kwalificatiewedstrijd tegen Kenia. Op 17 juni 2013 scoorde hij een hattrick in de FIFA Confederations Cup 2013 tegen Tahiti. Oduamadi werd in mei 2014 opgenomen door bondscoach Stephen Keshi in de voorlopige selectie voor het wereldkampioenschap voetbal in Brazilië.