In maart 2011 werd Courtois voor de eerste maal opgeroepen voor de Rode Duivels. Bondscoach Georges Leekens selecteerde hem als vervanger voor de geblesseerde Silvio Proto. Op 15 november 2011 maakte hij zijn debuut voor de nationale ploeg. Hij speelde mee in een vriendschappelijke wedstrijd tegen Frankrijk. Courtois hield zijn netten schoon, de wedstrijd eindigde op 0-0. Hij is de jongste keeper ooit bij de Rode Duivels. Tijdens de kwalificatiewedstrijden voor Euro 2012 opteerde Georges Leekens voor Simon Mignolet als nummer één. Toen Marc Wilmots bondscoach werd, werd Courtois de nieuwe nummer één. Hij keepte alle WK-kwalificatiewedstrijden op weg naar Brazilië. In acht kwalificatiewedstrijden slikte Courtois vier doelpunten.