A fost numit antrenor asistent al naționalei Germaniei la 23 august 2006. Deși nu este listat ca manager recunoscut oficial de DFB, datorită suspendării lui Joachim Löw în jocul anterior, Flick a fost practic managerul echipei pentru sferturile de finală ale UEFA Euro 2008 împotriva Portugaliei din 19 iunie 2008, care s-a încheiat cu victoria germană (3–2). După ce a terminat pe locul al doilea la UEFA Euro 2008 și al treilea la Cupa Mondială FIFA 2010, a ajuns în semifinale la UEFA Euro 2012 și a câștigat Cupa Mondială FIFA 2014 ca antrenor asistent al Germaniei. A devenit director sportiv la Asociația Germane de Fotbal după Cupa Mondială din 2014 până la 16 ianuarie 2017.