Karimi bestritt sein erstes Länderspiel für die Iranische Fußballnationalmannschaft am 13. Oktober 1998 in einem Freundschaftsspiel gegen die Kuwaitische Fußballnationalmannschaft, gegen die er auch am 19. Dezember 1998 im Finale der Asienspiele 1998 in Thailand sein erstes Länderspieltor erzielte. Des Weiteren nahm Karimi mit dem Iran am Asien Cup 2000, Asien Cup 2004, Asien Cup 2007 sowie an der Weltmeisterschaft 2006 in Deutschland teil. Für den Asien Cup 2011 wurde er nach einer Meinungsverschiedenheit mit Trainer Afschin Ghotbi nicht berücksichtigt. Am 6. November 2012 bestritt Karimi unter Trainer Carlos Queiroz sein letztes Länderspiel, das in Teheran mit 6:1 gegen Tadschikistan gewonnen wurde.