את הופעת הבכורה שלו בנבחרת עד גיל 21 של גרמניה ערך ב-5 בספטמבר 2008 במוקדמות אליפות אירופה עד גיל 21. במשחק הבקיע שער ובישל נוסף. קרוס ערך את הופעת הבכורה שלו בנבחרת הבוגרת של גרמניה כשנכנס כמחליף ב-3 במרץ 2010 במשחק ידידות מול נבחרת ארגנטינה. במונדיאל 2014 בישל ארבעה שערים, וכבש את הצמד המהיר בהיסטוריית המונדיאל בניצחון גרמניה 1–7 על ברזיל בשלב חצי הגמר. ב-13 ביולי 2014 זכה קרוס עם נבחרתו במונדיאל לאחר ניצחון 0:1 על ארגנטינה בגמר.