Jan Bartram debuterede for landsholdet i januar 1985 og blev også udtaget til truppen, der deltog ved VM i fodbold i 1986 i Mexico. Det blev dog ikke til nogen kampe ved slutrunden, men han blev siden fast mand på landsholdet. Undervejs under kvalifikationen til EM 1992 besluttede Jan Bartram sammen med brødrene Brian og Michael Laudrup at forlade landsholdet i november 1990. Han vendte dog tilbage i april 1991 og spillede sin sidste landskamp i maj 1991. Han spillede 32 landskampe og scorede fem mål.