Il est le sélectionné surprise de l'équipe nationale retenue par le sélectionneur Uli Stielike pour disputer la Coupe d'Asie des nations de football 2015 en Australie. Il inscrit son premier but de compétition lors de la victoire de la Corée du Sud contre le pays hôte. Il trouve également les filets en demi-finale de la Coupe d'Asie face à l'Irak. Dans une compétition réussie par sa sélection, Lee Jeong-hyeop s'impose comme l'une des révélations de l'édition et la principale surprise coréenne.