Vlaar fikk sin landslagsdebut for i en VM-kvalifiseringskamp mot den 8. oktober 2005 (2–0). Han ble siden tatt ut i den nederlandske troppen til EM i fotball 2012 i Polen og Ukraina av landslagstrener Bert van Marwijk. Hans første landslagsmål kom i vennskapskampen mot den 2. juni 2012, hvor Vlaar scoret kampens siste mål i en 6–0-seier. Han spilte alle kampene for Nederland i VM i Brasil 2014.