Wambach telah menjadi pemain di tim nasional sepak bola wanita AS sejak tahun 2003. Sebagai penyerang, ia saat ini memegang rekor sebagai pencetak gol terbanyak sepanjang masa untuk tim nasional dan memegang rekor dunia untuk gol internasional terbanyak pemain sepak bola baik wanita ataupun pria dengan 163 gol. Wambach telah berkompetisi di tiga turnamen Piala Dunia Wanita FIFA: 2003 di Amerika Serikat, tahun 2007 di Cina dan 2011 di Jerman, dan dua turnamen Olimpiade: 2004 di Athena dan 2012 di London. Dari kesemua itu, dia telah bermain di 29 pertandingan dan mencetak 22 gol di lima turnamen internasional ini.