De Bruyne bol na čele Belgicka v kategórii do 18, 19 a 21 rokov. Za seniorský tím Belgicka debutoval 11. augusta 2010 v medzištátnom prípravnom zápase proti Fínsku v Turku; zápas sa skončil prehrou Belgicka 1:0. Pred úplným debutom za belgický seniorský tím bol De Bruyne oprávnený hrať za Burundi, rodisko jeho matky. De Bruyne sa stal pravidelným členom belgického tímu počas kvalifikačnej kampane MS 2014, kde strelil štyri góly, keď sa Red Devils kvalifikovali na svoj prvý veľký turnaj po 12 rokoch.