Für Schweden nahm Hjalmarsson an der U18-Junioren-Weltmeisterschaft 2005 sowie der U20-Junioren-Weltmeisterschaft 2007 teil. Bei den Olympischen Winterspielen 2014 gewann er mit der schwedischen Nationalmannschaft die Silbermedaille. Des Weiteren vertrat er sein Heimatland beim World Cup of Hockey 2016 und erreichte dort mit dem Team den dritten Platz.