Vlaar hatte 2005 mit guten Leistung bei AZ und bei der Junioren-EM auf sich aufmerksam gemacht, bei der er mit den Gastgebern das Viertelfinale erreichte. Bondscoach Marco van Basten berief ihn in den Kader der A-Nationalmannschaft, in der er am 8. Oktober 2005 beim 2:0-Sieg im WM-Qualifikationsspiel gegen Tschechien in Prag debütierte, als er in der 57. Minute für den damaligen Hamburger Khalid Boulahrouz eingewechselt wurde. Im nächsten Match gegen Mazedonien kam er nicht zum Einsatz, erhielt jedoch am 12. November 2005 im Freundschaftsspiel gegen Italien einen Platz in der Startelf. Nachdem er bei der 1:3-Niederlage in Amsterdam kurz vor der Halbzeit ein Eigentor und sein Gegenspieler Luca Toni nach der Pause einen weiteren Treffer erzielt hatten, wurde er in der 60. Minute gegen André Ooijer ausgewechselt. Seine Länderspielkarriere in der A-Auswahl schien beendet. Mit der U-21-Auswahl wurde er 2006 Europameister. 2007 wurde er Kapitän der U-21; seine Mannschaft verteidigte ihren Titel bei der U-21-EM. Nach einer langen Verletzung spielte er sich durch gute Leistungen bei Feyenoord in der Saison 2009/10 als Alternative in der Innenverteidigung in den A-Kader zurück; Bert van Marwijk wechselte ihn am 3. März 2010 im Testspiel gegen die USA nach der Halbzeit für Joris Mathijsen ein. Nach der Weltmeisterschaft 2010 ernannte van Marwijk Vlaar zum Mannschaftskapitän des "Oranje"-Teams, das am 11. August 2010 im ersten Freundschaftsspiel der Saison 2010/11 in der Ukraine antrat. Im Kader für dieses Match fehlten allerdings die bei der Weltmeisterschaft in Südafrika eingesetzten Spieler.