BACA JUGA:5 Pemain Timnas Indonesia Layak Diboyong Oxford United Milik Erick Thohir, Salah Satunya Wak Haji
Dia melakukan debut pada 2 September di kualifikasi Piala Dunia melawan Liechtenstein, masuk sebagai pemain pengganti Joshua Kimmich di menit ke-82, berakhir dalam kemenangan tandang 2-0 untuk Jerman.
Pada Mei 2022, pelatih Hansi Flick menyatakan kesediaannya untuk memasukkan Wirtz ke dalam skuad terakhir Piala Dunia FIFA 2022.
Namun ia melewatkan turnamen tersebut karena cedera ACL yang dialaminya.
Pada tanggal 23 Maret 2024, ia mencetak gol pertamanya untuk skuad dtimnas Jerman dalam tujuh detik dalam pertandingan persahabatan melawan Prancis dalam kemenangan 2-0.
Gol ini menjadikan tercepat kedua dalam sejarah sepak bola internasional di belakang pesepakbola Austria Christoph Baumgartner.
Dia mencetak gol hanya dalam enam detik dalam pertandingan persahabatan lainnya melawan Slovakia di hari yang sama.