Хосогай представлял Японию в различных возрастных категориях. Он был в составе сборной на летней Олимпиаде в Пекине. Дебютировал за главную сборную страны 4 сентября 2010 года в товарищеском матче против Парагвая. Забил свой первый гол за сборную 25 января 2011 года в полуфинале Кубка Азии 2011 против Южной Кореи, когда первым успел к мячу после того, как Кэйсукэ Хонда неудачно пробил пенальти.