Ha fatto il suo debutto con il il 4 novembre 1989 contro la e in totale ha all'attivo 92 presenze, che gli hanno permesso di superare il 12 giugno 2004 contro l' il precedente record di 87 detenuto da Neil Jenkins. In seguito il suo record di presenze per la nazionale è stato superato da Gareth Thomas, attuale detentore, e Colin Charvis. Llewellyn rimane comunque la seconda linea con più "caps". È stato inoltre capitano del Galles per 7 volte e ha preso parte a tre Coppe del Mondo (1995, 1999, 2003), giocando partite internazionali in tre decenni differenti e sotto otto coach diversi. Nel 2004 ha annunciato il suo ritiro dalla nazionale, disputando il 20 novembre 2004 l'ultimo match contro la .