Yu maakte in het jaar na zijn periode in Nederland zijn debuut in het Chinees voetbalelftal. Op 4 juni 2009 speelde hij tegen Saoedi-Arabië (1–4 verlies) zijn eerste interland. In zijn tweede wedstrijd voor China, op 25 juli 2009 tegen Kirgizië (3–0 winst), maakte hij zijn eerste interlanddoelpunt. Een jaar later werd Hai opgenomen in de selectie voor het Oost-Aziatisch kampioenschap voetbal 2010, dat door China werd gewonnen. Yu Hai speelde in twee wedstrijden en was eenmaal trefzeker. Sinds zijn debuut in 2009 speelde hij meer dan zeventig interlands en nam hij deel aan de Aziatische kampioenschappen voetbal in 2011 en 2015; bij beide toernooien maakte hij minstens één doelpunt.