Baumgartlinger on pelannut kaikissa Itävallan nuorten maajoukkueissa. Hän pelasi kolme ottelua alle 19-vuotiaiden EM-kilpailuissa 2007. Hän debytoi Itävallan A-maajoukkueessa syyskuussa 2009 MM-karsintaottelussa Romaniaa vastaan. Avausmaali syntyi kesäkuussa 2014 ystävyysottelussa Tšekkiä vastaan. Baumgartlinger kuului Itävallan joukkueeseen vuoden 2016 EM-kilpailuissa, joissa hän pelasi joukkueensa kaikki kolme ottelua alusta loppuun.