В национальной сборной Ким Джон У дебютировал 19 октября 2003 года в матче со сборной Вьетнама. Всего Ким провёл в составе сборной 72 официальных матча и забил в них 6 голов. В составе сборной Южной Кореи Ким участвовал в Олимпиаде 2004, Олимпиаде 2008, Кубке Азии 2007 и чемпионате мира 2010.