2005年蒿俊闵以主力身份征战世青赛,在小组赛中打入一球。
2005年7月22日,蒿俊闵首次入选中国国家队,当时只有18岁的蒿俊闵成为那届国家队中最年轻的球员 。同年,蒿俊闵随中国国家队参加第三届东亚四强赛,并历史性获冠军,这也是蒿俊闵本人第一次作为国家队成员,站在领奖台上 。随后跟随国家队获得东亚运动会金牌。
2008年,蒿俊闵入选中国国奥队后,由于在防守方面不太积极,因而不受杜伊的重用,但在杜伊下课,殷铁生掌印之后,蒿俊闵回归主力阵容,并以主力身份参加了北京奥运会。
2009年5月29日,2009年“华策杯”中国之队国际友谊赛在上海八万人体育场进行,中国队主场迎战德国队 。蒿俊闵在开场第5分钟打入一球,帮助中国队1-1战平德国队 。7月25日,中国男足在天津泰达体育场与来访的吉尔吉斯坦队进行了一场热身赛,蒿俊闵首发出场并打入一粒精彩的任意球,帮助中国队3-0完胜对手。
2010年2月,帮助中国国家队获得东亚四强赛冠军。
2011年1月2日,中国国家队与伊拉克国家队进行的一场热身赛中,蒿俊闵为中国队首开纪录,最终帮助中国队3-2战胜对手。3月29日,中国国家队在武汉体育中心与洪都拉斯国家队进行了一场友谊赛 。以队长身份出场的蒿俊闵上演了助攻帽子戏法,中国队的三粒进球全部来自他的妙传,最终中国队以3-0大胜对手 。7月23日,巴西世界杯亚洲区预选赛资格赛第二轮首回合比赛正式打响,中国国家队迎战老挝国家队,蒿俊闵在比赛中梅开二度,帮助中国队7-2战胜对手。
2012年2月29日,世预赛亚洲区20强赛最后一轮,提前出局的中国队在广州大学城体育场迎战已经小组出线的约旦队 。蒿俊闵在上半时接张琳芃的助攻,打入一球,帮助国足3-1战胜约旦。
2014年12月,中国国家队公布了征战2015年澳大利亚亚洲杯的23人大名单,蒿俊闵成功入选。
2016年9月1日,世界杯预选赛亚洲区12强赛揭幕战,中国队首战做客首尔世界杯球场挑战韩国队,第77分钟,中国队获得任意球机会,蒿俊闵主罚一脚弧线球越过人墙直窜死角而入,2-3,帮助中国队扳回第二球。
2019年1月5日,中国男足国家队公布参加2019年亚洲杯23人名单,蒿俊闵入选 。5月30日,入选国足集训名单 。8月21日,为备战2022年卡塔尔世界杯亚洲区预选赛预赛阶段(四十强赛)的比赛,中国足协公布国家队35人集训名单,蒿俊闵入选 。8月30日,中国国家男子足球队公布参加广州集训的26人名单,蒿俊闵入选 。9月7日,国足公布世预赛首战24人名单,蒿俊闵入选 。9月26日,中国之队官方公布国足新一期大名单,蒿俊闵入选 。11月14日,中国足球队官方公布对阵叙利亚的世预赛23人大名单,蒿俊闵在列 。
2020年1月,当选为中国男足国家队队长 。
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