Kimmich est sélectionné à plusieurs reprises avec les différentes équipes de jeunes allemandes et obtient en 2014 le titre de champion d'Europe des moins de dix-neuf ans. Deux ans plus tard, en , il honore sa première sélection avec l'équipe senior d'Allemagne puis il est sélectionné par Joachim Löw pour participer au Championnat d'Europe 2016.