Na zijn succesvolle seizoen in 2010 werd Wondolowski opgeroepen voor het Amerikaanse nationale elftal waar hij op 22 januari 2011 zijn debuut maakte in een vriendschappelijke interland tegen Chili. Zijn eerste interlanddoelpunt maakte hij op 5 juli 2013 in een 6-0-overwinning op Guatemala. Hij werd opgenomen in de selectie voor de CONCACAF Gold Cup 2013. In de eerste groepswedstrijd, tegen Belize, scoorde hij een hattrick. Later in het toernooi scoorde hij ook een doelpunt voor de Amerikanen in de groepsfase wedstrijd tegen Cuba. Doordat Eddie Johnson bij de Amerikaanse selectie werd gehaald voor het restant van het toernooi verminderde het aantal speelminuten voor Wondolowski. Op 28 juli 2013 wist hij met de Verenigde Staten de Gold Cup binnen te slepen.