Vuoden 2002 jalkapallon MM-kisoissa Klose teki viisi maalia, ollen maalintekijätilaston toinen. Klose teki viisi maalia myös vuoden 2006 MM-kisoissa ja voitti koko turnauksen maalikuninkuuden. Vuoden 2010 Etelä-Afrikan MM-kisoissa Klose teki neljä maalia. Vuoden 2014 Brasilian kisojen alkulohkon ottelussa Ghanaa vastaan Klose vaihdettiin kentälle kesken pelin ja vain hetkeä myöhemmin hän teki jo 15. maalinsa MM-kisoissa. Yhtä paljon maaleja MM-lopputurnauksissa oli silloin tehnyt ainoastaan Ronaldo (15). Klose teki 71 maalia Saksan maajoukkueessa. Klose teki 2014 Brasilian MM-kisoissa Ghanaa vastaan maalin, joka nosti hänet maajoukkueessa ohi Gerd Müllerin, 70:een maaliin. MM-jalkapallohistoriaa Miroslav Klose teki 8. heinäkuuta 2014 Belo Horisonten välieräpelissä Brasiliaa vastaan, jossa Saksa murskasi kotijoukkueen peräti 7–1. Miroslav Klose teki Saksan toisen osuman ja nousi kaikkien aikojen MM-kisojen maalintekijätilaston kärkeen 16 osumallaan. Maali oli ottelun kulun kannalta henkisesti tärkeä, koska tämän jälkeen Saksan joukkue suorastaan jyräsi hyvin epäorganisoidusti pelanneen Brasilian tykittämällä muutamassa minuutissa lukemat 5–0:aan. Klose ei tuulettanut historiallista maaliaan tekemällä volttia, kuten hänellä yleensä oli tapana.