Kariera reprezentacyjna W barwach narodowych po raz pierwszy wystąpił 19 listopada 2008, kiedy to zagrał w reprezentacji do lat 18 w meczu z Holandią, w którym strzelił gola, przyczyniając się do zwycięstwa 3:0. W 2009 regularnie występował w kadrach U-18 i U-19 (jedyną bramkę zdobył w niej 13 listopada w wygranym 4:0 spotkaniu z Andorą). W reprezentacji seniorskiej zadebiutował 11 sierpnia 2010 w przegranym 0:1 pojedynku z Finlandią. Kevin De Bruyne był podstawowym zawodnikiem swojej reprezentacji na Mistrzostwach Świata rozgrywanych w Brazylii w 2014 oraz w Rosji w 2018, gdzie zdobył brązowy medal.
13 maja 2014 De Bruyne znalazł się w kadrze Belgii na Mistrzostwa Świata 2014 w Brazylii. 17 czerwca 2014 w pierwszym meczu grupowym przeciwko Algierii De Bruyne asystował przy golu wyrównującym Marouane’a Fellainiego, gdzie Dries Mertens strzelił drugiego gola na wagę zwycięstwa 2:1 i został wybrany zawodnikiem meczu przez FIFA. 1 lipca w meczu 1/8 finału strzelił pierwszego gola dla Belgii w trzeciej minucie dogrywki pokonując Stany Zjednoczone 2:1.