Onyewu on ollut Yhdysvaltain maajoukkueen vakiopelaajia ja pelannut kaikkiaan 69 A-maaottelua sekä tehnyt niissä kuusi maalia vuosina 2004–2014. A-maajoukkueen lisäksi hän on edustanut Yhdysvaltojen nuorisomaajoukkueita ja pelannut nuorten MM-kilpailuissa vuonna 2001. Onyewu debytoi A-maajoukkueessa lokakuussa 2004 Panamaa vastaan. Onyewu pelasi MM-kilpailuissa 2006 ja oli avauskokoonpanossa kaikissa Yhdysvaltojen peleissä. Yhdysvallat ei kuitenkaan päässyt jatkoon alkulohkosta, kun se hävisi Ghanalle 2–1. Vuoden 2009 Maanosaliittojen cupissa Onyewyn Yhdysvallat eteni finaaliin Brasiliaa vastaan, jolle se kuitenkin hävisi 3–2. Maajoukkueurallaan hän on voittanut kahdesti CONCACAF Gold Cupin; vuosina 2005 ja 2007. Onyewu valittiin Yhdysvaltojen joukkueeseen vuoden 2010 MM-kisoihin, jotka olivat hänelle toiset MM-kisat.