Ngày 30 tháng 5 năm 2006, Walcott trở thành cầu thủ trẻ nhất từng chơi cho tuyển Anh khi mới 17 tuổi và 75 ngày. Ngày 6 tháng 9 năm 2008, anh có trận đấu tại vòng loại giải vô địch thế giới trước Andorra, và trong trận kế tiếp gặp Croatia, anh có bàn thắng quốc tế đầu tiên và trở thành cầu thủ trẻ nhất trong lịch sử ghi hat-trick cho tuyển Anh. Anh từng đại diện cho tuyển Anh tham dự giải vô địch thế giới 2006 và giải vô địch châu Âu 2016 và có 42 lần ra sân, ghi tám bàn thắng.