Am 11. August 2010 lief er beim 2:1-Erfolg im Freundschaftsspiel gegen Nigeria erstmals für die südkoreanische Fußballnationalmannschaft auf. Für die Fußball-Asienmeisterschaft 2011 wurde er noch nicht nominiert, erzielte aber beim 2:1-Erfolg im Freundschaftsspiel gegen Serbien am 3. Juni 2011 sein erstes Tor für die A-Nationalmannschaft. In der Folge bestritt er einige Qualifikationsspiele für die Fußball-Weltmeisterschaft 2014 in Brasilien. Bei der WM bestritt er für Südkorea alle drei Gruppenspiele, nach denen man als Letzter der Gruppe H ausschied. Bei der Fußball-Asienmeisterschaft 2015 in Australien bestritt Kim ebenfalls alle Spiele und musste sich erst im Australien geschlagen geben. Beim Gewinn der Fußball-Ostasienmeisterschaft 2015 führte Kim sein Team als Mannschaftskapitän aufs Feld.