Seit 2013 spielt er für die nigerianische Nationalmannschaft, mit der er im selben Jahr den Afrika-Cup gewann. Bei der WM 2014 spielte er in jedem Spiel der Nigerianer und scheiterte mit der Mannschaft im Achtelfinale an Frankreich. Er gehörte zudem zum Kader Nigerias für die WM 2018 in Russland, bei der Nigeria als Dritter der Gruppe D in der Gruppenphase ausschied. Omeruo spielte beim Sieg gegen Island und der Niederlage Argentinien.