Für die U-16-Nationalmannschaft des DFB bestritt Moik vier Partien. Danach gehörte sie zum Kader der U-17-Nationalmannschaft, für die sie fünf Spiele absolvierte und dabei ein Tor erzielte. Mit der U-17 nahm sie 2010 an der Europa- und Weltmeisterschaft teil, wo sie in jeweils einem Spiel zum Einsatz kam. Am 23. Februar 2011 gab Natalie Moik im Freundschaftsspiel gegen die Niederlande ihr Debüt in der U-19-Nationalmannschaft.