Kariera reprezentacyjna Walcott po raz pierwszy wystąpił w reprezentacji Anglii 25 maja 2006 roku przeciwko Białorusi. Na boisko wszedł w drugiej połowie spotkania. 30 maja 2006 roku zaliczył pełny występ przeciwko Węgrom na Old Trafford, mając 17 lat i 75 dni. Anglia wygrała mecz 3-1. Sven-Goran Eriksson 8 maja 2006 roku powołał Walcotta na Mistrzostwa Świata 2006. Piłkarz nie zagrał jednak na tym turnieju ani minuty. Eriksson stwierdził, że doświadczenie jakie Walcott zdobył trenując z drużyną narodową, pozwoli mu na dalsze sukcesy w przyszłości.
15 sierpnia 2006 roku Walcott stał się najmłodszym graczem, który zdobył bramkę w reprezentacji do lat 21. Dokonał tego w debiucie, podczas zremisowanego meczu z Mołdawią. W meczu kwalifikacyjnym do Mistrzostw Europy do lat 21 zdobył dwie bramki w spotkaniu przeciwko Niemcom.
10 września 2008 roku w wygranym 4:1 wyjazdowym meczu przeciwko Chorwacji Walcott zdobył 3 bramki. Mecz miał prestiżowe znaczenie ze względu na fakt wyeliminowania Anglików przez Chorwatów w eliminacjach Euro 2008.
Anglik został powołany do reprezentacji na turniej Euro 2012.