Bei der Basketball-Weltmeisterschaft 2010 gewann sie mit dem Nationalteam die Goldmedaille. Die US-Amerikanerinnen gewannen alle neun Spiele, wodurch sich die Mannschaft für die Olympischen Sommerspiele 2012 qualifizierte. Charles erzielte bei einer durchschnittlichen Spielzeit von 16,4 Minuten pro Spiel im Schnitt 10,7 Punkte. Bei den Olympischen Spielen in London konnte sie mit dem Team auch dort den Titel gewinnen. Beide Erfolge konnte sie bei der Weltmeisterschaft 2014 und den Olympischen Spielen 2016 in Rio de Janeiro verteidigen. Bei der WM 2018 konnte Charles mit dem US-Team zum dritten Mal den Titel erringen.