Corey Perry a représenté le Canada dans plusieurs compétitions internationales. Il a joué en sélection jeune lors du championnat du monde junior de 2005, année où il remporte la médaille d'or. Il joue pour la première fois en tant que senior lors des Jeux olympiques d'hiver de 2010 qui ont eu lieu à Vancouver et gagne la médaille d'or. Il joue une nouvelle fois aux Jeux olympiques en 2014 à Sotchi en Russie en plus de participer au championnat du monde en 2010, 2012 et 2016.