Mehr als zehn Jahre lang ist Netzer zudem Teil der Deutschen Fußball-Nationalmannschaft (37 Spiele, sechs Tore). 1965 absolviert er sein erstes Länderspiel gegen Österreich. Der Höhepunkt seiner Karriere im DFB-Team: die Europameisterschaft 1972. Die Deutschen gewinnen im Viertelfinale gegen England. Estmals glückt der deutschen Elf ein Sieg in England, deswegen ist danach oft von der sogenannten Wembley-Elf die Rede - mit Franz Beckenbauer als Libero, Günther Netzer als Stratege und Gerd Müller im Sturm. Das Finale gewinnt die DFB-Elf mit 3:0 gegen die Sowjetunion.
Bei der Weltmeisterschaft 1974 kommt der aus der Form geratene Netzer nur einmal zum Einsatz. Bundestrainer Helmut Schön vertraut stattdessen Wolfgang Overath. Zwar wird Deutschland am Ende Weltmeister. Netzer erklärt jedoch, er fühle sich wegen der kurzen Einsatzzeit nicht wie ein solcher.