I VM 2011 deltog Hammarström i tre matcher och gjorde det avgörande 2-1-målet, tillika hennes första landslagsmål, för Sverige i bronsmatchen mot Frankrike. I OS 2012 i England spelade Marie Hammarström samtliga 4 matcher från start och gjorde även 1-0 målet i matchen mot Kanada. Marie startade samtliga matcher i EM på hemmaplan 2013 och gjorde ett mål i kvartsfinalen mot Island.