Nordahl ble første gang kalt opp til i 1945. I Sommer-OL 1948 hjalp han landslaget og vinne fotballturneringen, samtidig ble han turneringens toppscorer. Etter at han gikk til AC Milan måtte han slutte på grunn av at det på den tiden var forbud mot profesjonelle spillere på landslaget. På sine 33 kamper for landslaget scoret han 44 mål.