Son maakte tijdens het Aziatisch kampioenschap 2011 zijn eerste doelpunt voor Zuid-Korea tegen India. Sons vader verzocht de Zuid-Koreaanse voetbalbond zijn zoon niet meer op te roepen voor de komende interlands, zodat hij zich volledig kon concentreren op zijn ontwikkeling bij HSV. Cho Kwang-rae, de bondscoach van Zuid-Korea, reageerde hierop dat Son altijd zou opgeroepen worden wanneer nodig. Hij speelde met Zuid-Korea op het wereldkampioenschap 2014 in Brazilië (basisplaats in de drie groepsduels, doelpunt in de verloren wedstrijd tegen Algerije) en het Aziatisch kampioenschap 2015, die in de finale van gastland Australië werd verloren. In de blessuretijd maakte Son de gelijkmaker, waarna James Troisi in de vijftiende minuut van de verlenging de Australiërs alsnog naar de winst schoot. Son kwam eveneens uit op de WK-eindronde 2018 in Rusland, waar de selectie onder leiding van bondocach Shin Tae-yong in de groepsfase werd uitgeschakeld. De ploeg verloor van achtereenvolgens Zweden (0-1) en Mexico (1-2), maar won in het afsluitende groepsduel verrassend met 2-0 van titelverdediger Duitsland, waardoor "Die Mannschaft" eveneens de koffers kon pakken. Son speelde als basisspeler mee in alle drie de groepswedstrijden en scoorde tegen Duitsland in de blessuretijd.