Marcus Olsson spelade 42 ungdomslandskamper och gjorde då 87 mål. Han fick göra landslagsdebut 19 juli 2012 när han var 22 år och ersatte en skadad Jonas Larholm i landslaget. Fram till VM 2015 hade Olsson spelat 17 landskamper och han var lite av en skräll i VM truppen. Markus Olsson ingick sedan i Sveriges landslagstrupp vid VM 2015 i Qatar. Han spelade sedan också i EM 2016. Efter EM 2016 har han bara ingått i bruttotruppen men inte spelat i mästerskapen.