Deisler speelde tussen 1999 en 2006 voor het Duits voetbalelftal. Hij maakte zijn debuut op 23 februari 2000 tijdens een vriendschappelijke wedstrijd tegen het Nederlands elftal. Hij maakte ook deel uit van de selectie die meedeed aan het EK 2000 in Nederland en België. Daarbij speelde hij alle drie de wedstrijden uit de groepsfase. Duitsland kwam de eerste ronde niet door. Hij maakte zijn eerste doelpunt op 2 september 2000 in de wedstrijd tegen Griekenland. Dit duel maakte deel uit van de kwalificatie voor het WK voetbal in 2002. Door blessures kwam hij niet in actie op de andere grote toernooien in 2004 en 2006.