Bereits im Oktober 2014 war Kiese Thelin gemeinsam mit Oscar Lewicki entscheidend an der Qualifikation der U-21-Auswahlmannschaft für die U-21-EM 2015 beteiligt gewesen, als die beiden im Rückspiel der Play-Offs gegen die französische Juniorenauswahlmannschaft nach einer 0:2-Hinspielniederlage mit jeweils zwei Toren zum 4:1-Erfolg beitrugen. Im November feierte er schließlich im Rahmen der Qualifikation zur EM 2016 sein Debüt in der schwedischen A-Nationalmannschaft. Nationaltrainer Erik Hamrén wechselte ihn beim 1:1-Unentschieden gegen Montenegro in der 86. Spielminute für Erkan Zengin ein, um die Offensive zu stärken.