Stekelenburg debytoi Alankomaiden maajoukkueessa 3. syyskuuta 2004 ottelussa Liechtensteinia vastaan. Stekelenburg pelasi ottelussa nollapelin ja Alankomaat voitti ottelun 3-0. Hänet valittiin myös Saksan vuoden 2006 MM-kisoihin, mutta hän ei päässyt pelaamaan kisoissa. Ensimmäisen arvoturnausottelunsa hän pelasi EM-kilpailuissa 2008 Romaniaa vastaan.