W reprezentacji Iranu Mahdawikia zadebiutował w 1996 roku w meczu przeciwko Irakowi. W 1998 wystąpił z drużyną narodową na Mistrzostwach Świata, które Iran zakończył na fazie grupowej. Mehdi zdobył bramkę w wygranym 2:1 meczu grupowym przeciwko Stanom Zjednoczonym. W 2003 został wybrany przez AFC najlepszym piłkarzem Azji. Na Pucharze Azji w 2004 w Chinach zaliczył najwięcej asyst, a jego drużyna zajęła 3. miejsce w turnieju. W 2005 Mahdawikia w dużym stopniu przyczynił się do awansu swojej reprezentacji na Mistrzostwa Świata 2006, szczególnie w trudnym meczu przeciwko Bahrajnowi, wygranym 1:0. W 2006 Mehdi zaliczył występy w fazie grupowej Mistrzostw Świata, jednak Irańczycy wrócili z turnieju bez zwycięstwa. Mahdawikia jest uważany przez wielu za najlepszego następcę Alego Daei na stanowisku kapitana reprezentacji Iranu, dla której Mehdi rozegrał już 104 meczów i zdobył 12 bramek. Został dożywotnio zdyskwalifikowany z gry w kadrze narodowej po tym, jak założył zieloną opaskę na meczu z Koreą Płd. w Seulu, wyrażając swoją solidarność z uczestnikami protestów politycznych w Iranie. Wraz z nim zostali zdyskwalifikowani także inni piłkarze reprezentacji Iranu (Hosejn Kabi, Ali Karimi oraz Wahid Haszemian).