Bersama pasukan kebangsaan Jerman, Möller memenangi Piala Dunia 1990 dan Euro 96. Sementara itu, Möller telah tampil dalam 85 penampilan antarabangsa dan menjaringkan 29 gol. Selain dua kejohanan tersebut, beliau turut beraksi di Piala Dunia 1994 dan 1998 dengan . Möller tidak beraksi pada final Piala Dunia 1990 dan juga tidak beraksi pada final UEFA Euro 1996 kerana digantung pada aksi separuh akhir menentang tuan rumah England. Selepas terikat seri 1-1 pada perlawanan separuh akhir, Möller menyudahkan tendangan penaltinya bagi menentukan pasukan Jerman memenangi penentuan penalti dan mara ke perlawanan akhir.