Stielike jugó un total de 42 encuentros y marcó 3 goles con la Selección de Alemania entre 1975 y 1984, logrando ganar la Eurocopa 1980 y disputando la del Campeonato Mundial de 1982 en España, donde es famosa su imagen en la tanda de penaltis, cuando falla su cobro y quiere que se lo trague la tierra, luego Schumacher atajaría, y Six y Bossis fallarían para Francia, llegando Alemania a la final, perdiendo esta 1:3 ante Italia. No participó en el Mundial '78 en Argentina, al no permitir la Federación Alemana que jugasen en la selección futbolistas que no disputaran la Bundesliga. Formó parte de la lista de convocados por el seleccionador Jupp Derwall para disputar la Eurocopa 1984, en Francia, que ganó el país anfitrión.