Con la , Werner participó en el Campeonato Europeo Sub-17 de la UEFA 2012, en el que jugó tres partidos. Con la , disputó el Campeonato Europeo de la UEFA Sub-19 2015, donde jugó un encuentro y marcó un gol. Con la , disputó siete partidos y anotó tres veces. En marzo de 2017 fue convocado por primera vez por Joachim Löw para jugar con la selección mayor, en un partido amistoso ante . El encuentro se disputó el 22 de marzo y acabó 1:0 a favor de los alemanes; Werner lo comenzó de titular y más tarde fue sustituido. En mayo integró la lista de jugadores a disputar la Copa Confederaciones, donde el equipo alemán integró el grupo B junto con , y . El jugador le hizo dos goles a Camerún en la primera ronda y uno a en la semifinal. El seleccionado alemán se coronó campeón tras derrotar a Chile en la final, y Werner finalizó como máximo anotador de la competición.