北京时间6月9日晚，在浙江金华体育中心体育场，中国队与泰国队的国际足球友谊赛前，中国国家队为武磊举行了国家队出场百场纪念仪式。在全队列队欢迎下，武磊及家人从球员通道步入场内，中国足球协会主席宋凯为他颁发了百场纪念奖杯。
2010年2月14日，在日本举行的东亚杯足球赛上，18岁的武磊在中国队对阵中国香港队的比赛中替补登场，完成了他的国家队首秀。今年6月5日，在中国队客场2:1战胜新加坡队的友谊赛中，武磊同样替补登场，达成了国家队出场100次的里程碑。
2013年7月28日，武磊在东亚杯对阵澳大利亚队的比赛中攻入了他的国家队首球。在代表国家队出战的100场比赛中，武磊共打入36粒进球。特别是在39场世界杯预选赛中，他贡献了20个进球和7次助攻，成为中国队冲击世界杯的重要火力点。