Doan maakte deel uit van verschillende Japanse nationale jeugdselecties. Hij nam met Japan –20 deel aan het WK –20 van 2017. Doan debuteerde op 11 september 2018 in het Japans voetbalelftal, in een met 3–0 gewonnen oefeninterland thuis tegen Costa Rica. Zijn eerste doelpunt volgde op 16 oktober 2018. Die dag maakte hij de 3–2 in een met 4–3 gewonnen oefeninterland thuis tegen Uruguay. Doans eerste eindtoernooi was het Aziatisch kampioenschap 2019. Zijn ploeggenoten en hij bereikten hierop de finale. Hij scoorde in een groepswedstrijd tegen Turkmenistan en maakte het enige doelpunt van de wedstrijd in de kwartfinale tegen Vietnam.