За национальную сборную Уэльса Робсон-Кану выступает с 2010 года. На чемпионате Европы 2016 он забил победный гол в ворота сборной Словакии, благодаря чему сборная Уэльса одержала первую в своей истории победу на чемпионатах Европы. Также Робсон-Кану забил решающий гол в ворота сборной Бельгии в 1/4 финала того же турнира изящно обыграв 2-ух защитников сборной Бельгии и оставив не у дел Тибо Куртуа.