Nordahl hadde også en lang landslagskarriere. Han debuterte for allerede i 1938, og spilte sin siste landskamp i 1954 – men til tross for at landslagskarrieren strakk seg over en lang tidsperiode, spilte Nordahl relativt få landskamper. Totalt spilte han 19 A-landskamper, og scoret åtte mål for Norge.