al-Khilaiwi debütierte am 20. Oktober 1992 bei einer 1:3-Niederlage gegen Argentinien für die saudi-arabische Nationalmannschaft. Sein erstes Tor erzielte er am 16. Dezember 1997 beim Confederations Cup gegen Australien. Er nahm mit der Mannschaft an den Weltmeisterschaften 1994 in den Vereinigten Staaten und 1998 in Frankreich teil sowie an den Olympischen Spielen 1996 in Atlanta. Am 9. Mai 1998 absolvierte al-Khilaiwi bei einem 2:1-Sieg im Freundschaftsspiel gegen Trinidad und Tobago sein 100. Länderspiel. Nach einem 2:1-Sieg gegen den Irak am 5. Oktober 2001 beendete er nach 163 Spielen seine Nationalmannschaftskarriere. Damit steht er auf Platz neun der Fußballspieler mit den meisten Länderspielen.