McDonagh vertrat sein Heimatland bei der U18-Junioren-Weltmeisterschaft 2007 und der U20-Junioren-Weltmeisterschaft 2009. Mit der U18-Auswahl gewann er 2007 nach der Finalniederlage gegen Russland die Silbermedaille und kam im Turnierverlauf zu sieben Einsätzen und erzielte drei Torvorlagen. Zwei Jahre später scheiterte McDonagh mit der U20-Auswahl im Viertelfinale an der Slowakei. Mit der US-amerikanischen Seniorenauswahl nahm McDonagh an der Weltmeisterschaft 2011, den Olympischen Winterspielen 2014 sowie dem World Cup of Hockey 2016 teil.