Ở các cấp đội đội tuyển trẻ của Đức, Werner đã ghi đến 34 bàn sau 48 lần ra sân ở các cấp độ tuổi khác nhau. Anh ra mắt đôi tuyển quốc gia Đức vào năm 2017 và trong cùng năm đó đã cùng đội tuyển giành được Cúp Liên đoàn các châu lục 2017, tại giải này Werner đã có ba bàn thắng và giành được giải thưởng Chiếc giày vàng của giải đấu. Một năm sau đó, anh cùng đội tuyển Đức tham dự World Cup 2018.