Kim Jin-hyeon spielte von 2005 bis 2007 in den Juniorennationalmannschaften U18, U19 und der U20. 2007 spielte er mit der U20 bei der U-20-Fußball-Weltmeisterschaft. Hier erreichte er mit Japan das Achtelfinale, das man aber mit 4:3 gegen Tschechien verlor. Von 2012 bis 2018 spielte er in der südkoreanischen Nationalmannschaft. Sein Debüt im Nationalteam gab er am 30. Mai 2012 in einem Freundschaftsspiel gegen Spanien im Stade de Suisse in Bern.