Klingenberg spielte für die U-16-, U-17-, U-20- und U-23-Mannschaften der USA. Im Januar 2011 kam sie im Rahmen des Vier-Nationen-Turniers erstmals für die A-Auswahl der USA zum Einsatz. Nachdem sie im Jahr 2012 ohne Länderspieleinsätze geblieben war, wurde sie 2013 wieder zur Nationalmannschaft berufen und nahm auch am Algarve-Cup 2014 teil. Ihr erstes Länderspieltor erzielte sie beim 6:0 gegen Haiti im letzten Gruppenspiel des CONCACAF Women’s Gold Cup 2014 zum zwischenzeitlichen 3:0. Klingenberg wurde auch für den US-Kader der WM-2015 berufen. Sie kam in allen sieben Spielen zum Einsatz und verpasste keine Minute. Durch den Finalsieg gegen Japan wurde sie erstmals Weltmeisterin.