Mladen Mladenović va ser 19 vegades internacional amb la selecció croata. Va debutar en el primer partir de l'equip després de la seva independència. Va ser el 17 d'octubre de 1990 front als Estats Units. Mladenović va substituir Aljoša Asanović (autor del primer gol) en el minut 58. Sis anys després va disputar l'Eurocopa d'Anglaterra. Precisament allí va acomiadar-se de la seva selecció, en el partit de quarts de final on Alemanya derrotà per 2-1 els balcànics.