Am 30. März 2004 feierte Cahill sein Debüt in der australischen Fußballnationalmannschaft bei einem Freundschaftsspiel gegen Südafrika an der Loftus Road in London. Mit Australien konnte er den Gewinn der Ozeanienmeisterschaft 2004 feiern und wurde zusammen mit dem Neuseeländer Vaughan Coveny Torschützenkönig, obwohl er in beiden Finalspielen gegen die Salomonen ohne Einsatz blieb. Im August 2004 nahm Cahill mit der australischen U-23-Nationalmannschaft am Olympischen Fußballturnier in Athen teil, bei dem Australien im Viertelfinale gegen den Irak ausschied. Am Ende des Jahres wurde Cahill zu Ozeaniens Fußballer des Jahres gewählt.