A nivell de la selecció, Koeman va ser una de les estrelles de la selecció dels Països Baixos, juntament amb Marco van Basten, Ruud Gullit, Frank Rijkaard i Dennis Bergkamp. Durant la seva etapa a la selecció, va guanyar l'Eurocopa de 1988 i va jugar-hi l'Eurocopa de 1992, la Copa del Món de 1990 i 1994, sent-ne el capità en aquesta darrera.