Arthur Friedenreich thi đấu trận đầu tiên cho đội tuyển quốc gia Brasil vào năm 1914 trong trận đấu giao hữu với câu lạc bộ Exeter City của Anh. Ông nhanh chóng khẳng định được mình tại đội tuyển quốc gia, và năm 1916 ông có tên trong danh sách dự Giải vô địch bóng đá Nam Mỹ đầu tiên (hiện nay là Copa América). Tại giải đấu được tổ chức ở Argentina này, Brasil đã hòa 2 trận đầu tiên với Chile và đội chủ nhà, nhưng vẫn còn cơ hội vô địch nếu đánh bại được Uruguay trong trận cuối cùng. Friedenreich đưa Brasil dẫn trước, nhưng Uruguay là đội giành chiến thắng chung cuộc 2-1 và đoạt chức vô địch.

Friedenreich tiếp tục có cơ hội thứ 2 tại Giải vô địch Nam Mỹ được tổ chức tại quê nhà năm 1919. Ông ghi 1 hat-trick trong chiến thắng mở màn 6-0 trước Chile. Và trong trận đấu quyết định gặp Uruguay - trận đấu dài nhất trong lịch sử giải đấu, trải qua 4 hiệp phụ thì Friedenreich ghi bàn thắng quyết định ở phút thứ 122, đưa ĐT Brasil đăng quang ngôi vô địch, và bản thân ông đạt Vua phá lưới với 4 bàn.

Friedenreich không được tham dự Giải vô địch Nam Mỹ năm 1921 bởi ban tổ chức không muốn sự tham dự của các cầu thủ da màu. Sau đó ông tham dự thêm 2 mùa giải nữa, vào các năm 1922 và 1925. Năm 1922, đội tuyển quốc gia Brasil một lần nữa vô địch nhưng Friedenreich không ghi bàn nào. Năm 1925, Friedenreich ghi bàn thắng mở tỉ số trong một trận cầu kinh điển với Argentina vào ngày Giáng sinh. Brasil phải chiến thắng, và họ dẫn trước 2-0 trước giờ nghỉ. Nhưng sau đó Argentina đã lội ngược dòng gỡ hòa 2-2 và đoạt chức vô địch. Cũng trong năm này, Brasil có tour thi đấu ở châu Âu và ông được người hâm mộ phong tặng danh hiệu "Vua bóng đá".

Ông không được tham dự World Cup 1930 do một mâu thuẫn nghiêm trọng giữa 2 bang Rio de Janeiro và São Paulo. Năm đó chỉ có các cầu thủ từ Rio tham dự. Còn các ngôi sao ở São Paulo như ông (khi đó đã 38 tuổi) Filó (tham dự World Cup 1934) và Feitiço không đến Uruguay.

Friedenreich thi đấu trận cuối cùng cho đội tuyển quốc gia trong trận thắng 3-2 trước Pháp không lâu sau khi World Cup kết thúc. Ông thi đấu 22 trận, ghi được 10 bàn.