In mei 1975 ontving Stielike zijn eerste uitnodiging voor het West-Duitse elftal van bondscoach Helmut Schön. Op 21-jarige leeftijd maakte hij zijn debuut in het witte tricot tegen Oostenrijk. Daarna behoorde hij tot het elftal dat zich ging voorbereiden op het WK voetbal in 1978 dat plaats zou vinden in Argentinië. Daar kwam in 1977 echter de klad in toen Stielike besloot om te vertrekken naar Real Madrid. De Duitse voetbalbond wilde namelijk alleen maar voetballers in het nationale elftal die actief waren in de vaderlandse competitie. Hierdoor kon Stielike deelname aan het WK voetbal vergeten. Na het voor West-Duitsland teleurstellend verlopen WK werd Jupp Derwall aangesteld als nieuwe bondscoach. Hij besloot Stielike weer terug te halen bij het nationale elftal en dit bleek niet onterecht. In 1980 werd het elftal Europees kampioen, met de sterk spelende libero Stielike in de gelederen. Daarnaast bereikte West-Duitsland in 1982 de finale van het WK voetbal in Spanje, daarin werd met 3-1 verloren van Italië.