James debuterte på i en vennskapskamp mot i 1997 og var i mange år reserve for David Seaman. I 2002 overtok James som førstekeeper og spilte alle Englands kamper under EM 2004. Etter at han gjorde en feil i 2-2-kampen mot Østerrike i september 2004, tok Paul Robinson over posisjonen som Englands førstevalg i mål. Etter at Fabio Capello tok over som England-manager i 2008, ble David James igjen den foretrukne målvakten på landslaget. I VM 2010 stod James i mål i tre av de fire kampene England spilte. Robert Green stod den første kampen mot , men mistet plassen etter en stor tabbe som gjorde at kampen endte uavgjort. Etter VM gav James seg på landslaget.