Stindl spielte 2007 dreimal in der U-20-Nationalmannschaft. Am 11. August 2009 gab er sein Debüt in der U-21-Nationalmannschaft. Nachdem er über Jahre konstante Leistungen auf Vereinsebene gezeigt hatte und immer wieder über eine Nominierung für die A-Nationalmannschaft spekuliert worden war, absolvierte er sein Debüt am 6. Juni 2017 beim Freundschaftsspiel gegen Dänemark (1:1), in dem er den Treffer zum Endstand durch Joshua Kimmich vorbereitete. Seine ersten beiden Länderspieltore erzielte er im Juni 2017 in den ersten beiden Gruppenspielen um den Konföderationen-Pokal beim 3:2-Sieg über Australien mit dem Treffer zum 1:0 und im folgenden Gruppenspiel gegen Chile zum 1:1. Im Finale – erneut gegen Chile – erzielte Stindl den Siegtreffer zum 1:0. Mit seinen insgesamt drei Toren sicherte er sich neben Leon Goretzka den "Silbernen Schuh" als zweitbester Torschütze hinter Teamkollege Timo Werner, der neben drei Toren auch zwei Vorlagen gab. Ein Riss des Syndesmosebandes kostete ihn die Teilnahme an der Weltmeisterschaft 2018 in Russland.