Sein Debüt in der A-Nationalmannschaft gab er am 17. Dezember 2013. Bei den Weltmeisterschaften 2015 und 2016 stand er im Tor der deutschen Auswahl. Zudem nahm er 2014, als die deutsche Mannschaft das Turnier gewinnen konnte, und am Deutschland Cup 2017 teil. Pielmeier krönte seine internationale Karriere mit der Teilnahme an den Olympischen Winterspielen 2018 in Pyeongchang, bei der er mit der DEB-Auswahl die Silbermedaille gewann und dafür am 7. Juni 2018 mit dem Silbernen Lorbeerblatt ausgezeichnet wurde.