Kronwall har også representert Sverige i flere internasjonale turneringer. I 2003 vant han sølv under ishockey-VM, og i 2006 ble han - sammen med Henrik Zetterberg, Mikael Samuelsson, Kenny Jönsson, Ronnie Sundin, Jörgen Jönsson, Mika Hannula og Stefan Liv de første ishockeyspillerne i historien til å vinne OL-gull og VM-gull i samme år. Ved VM 2006, ble han dessuten valgt til turneringens beste back og turneringens MVP.